Qu'est-ce qu'un transistor à effet de champ

? Cet article va discuter l'un des deux principaux types de transistors à semi-conducteur , le transistor à effet de champ ou FET . L'autre type est le transistor à jonction bipolaire ou des dispositifs BJT.Active , tubes à vide et les transistors vont changer la façon dont ils font passer le courant en fonction de la façon dont le dispositif actif est biaisé . Pour les diodes simples , constitués d'une anode et d'une cathode , (les mêmes pour les deux tubes à vide et des diodes à semi-conducteur ) , un dispositif de polarisation directe a une tension négative appliquée à la cathode et une positive sur l'anode et passe courant avec seulement une petite la chute de tension à travers elle-même . Une diode polarisée en inverse a une tension négative sur l'anode , une tension positive sur la cathode et de bloquer la circulation du courant comme s'il s'agissait d' un switch.The dispositifs de polarisation contrôlée plus complexes actifs , triodes à tubes sous vide ( anode, la cathode , la grille ) pentodes ( anode , la cathode et trois couches de la grille ) et ainsi de suite , et les transistors semi-conducteurs agiront généralement comme des diodes quand polarisée en inverse . Lorsque polarisée , ils conduire le courant , mais la quantité de courant peuvent être modifiés par la tension de grille ( tube à vide ) ou des courants de commande (courant de base pour BJT et les courants de grille pour FET ) . Cet effet permet de petits signaux appliqués à un tube à vide ou le segment de commande du transistor à être amplified.Discussion de la fabrication même de ces dispositifs seront laissés pour un autre article . Ici, nous allons regarder les types généraux de TEC et comment ils contrastent avec les uns les autres , d'autres types de semi-conducteurs et les tubes à vide . Histoire et fonctionnement

La théorie de la création du transistor à effet de champ (FET ) qui précède que pour le transistor à jonction bipolaire ( BJT ) , mais la technologie pour créer le FET est venu après la BJT . Les premiers brevets de la théorie des FET ont été émises en 1925 et 1934 , mais la fabrication pratique de FET ont commencé au début des années essence 1960s.In FET fonctionne à l'état solide à contrôler le courant dans une grande partie des tubes à vide de façon operate.Current découlent de la cathode vers l' anode peut être commandé en appliquant une tension de polarisation à la grille ( ou la grille ) . Construction de semi-conducteurs fournit «points d'étranglement » dans le chemin actuel où les champs chargés peuvent restreindre la circulation du courant de la même façon chargé couches de grille en tubes à vide fonctionne pour triodes ou peut améliorer la circulation du courant en fonction du substrat utilisé et le mode . Les concepteurs habitués à travailler avec des tubes à vide FET trouvé plus facile à travailler que BJT .

Classifications de FET

Les deux classifications les plus étendus pour FET sont le type de canal et le mode . Type de canal est déterminé par le dopage du canal principal pour la circulation du courant . Types N -Channel ont un canal dopée négativement et P -Channel utilisent des modes de doping.The positifs sont le mode de mise en valeur où le canal est désactivé, ( il n'ya pas de flux de courant ) quand un biais de zéro volt est appliquée à la mode porte et épuisement , où le canal est sur ​​( courant ) avec un zéro bias.For deux modes, une tension supérieure de polarisation de grille livrera plus courant à travers un dispositif à canal N et moins de courant à travers un dispositif P-Canal .

types de FET

les premiers FET
de fabrication étaient FET de jonction ou JFET et ont été construits de la même manière que BJT . Un sous-ensemble de JFETs utilisé une jonction Schottky (pour donner une transition plus nette de Off à On) à la place de la jonction PN (le point de transition physique entre positif dopé et matériel négatif semi-conducteur dopé ) et sont connus comme FET métal-semiconducteur ou MESFETs.The prochain type de construction était la Insulated Gate FET ou IGFET , où la porte a été construite avec une couche isolante mesurée en microns ou moins à la jonction PN . Les IGFETs les plus courantes sont le métal-oxyde ou MOSFET et MOSFET complémentaire ou CMOS . MOS et CMOS sont le type le plus commun de FET dans l'utilisation today.Other , FET spécialisés sont considérés comme le HFET , pour les applications à grande vitesse .

Parties de la FET

Dans le FET sont la source est analogue à l'émetteur BJT et la cathode du tube à vide . La porte FET est analogue à la base BJT et la grille du tube à vide. La fuite des FET est analogue au collecteur BJT et l'anode de tube à vide . Le FET substrat est également représentée dans la plupart des schémas électroniques standard.

Matériaux de substrat

Le matériau du substrat le plus couramment utilisé pour la fabrication de transistors FET reste pur de silicium ( Si) . Il est relativement pas cher , durable et facile à travailler . La plupart des appareils numériques sont fabriqués en utilisant des transistors FET sur silicon.Also utilisés sont des alliages tels que l'arséniure de gallium ( GaAs ) et silicium-germanium ( SiGe ) . Chacune offre une vitesse de commutation plus rapide que Si pur , mais à un coût plus élevé des matières . GaAs offre également des propriétés particulières telles qu'une dureté naturelle de rayonnement qui avec Si nécessite un revêtement en diamant pour correspondre , en plus d'être invisible pour les matériaux IR frequencies.Other et alliages tels que le phosphure d'indium (InP ) et le saphir sont utilisés dans des situations de laboratoire.

Avantages et inconvénients des FET rapport à BJTs et tubes à vide

comparé à BJT , FET ont plus rapide des vitesses de commutation ( temps de commutation On à Off ) et de générer moins de chaleur par commutateur , que le BJT . FET peuvent être conçus pour les petites géométries que BJT , permettant une plus grande nombre de transistors individuels par micron carré d'espace de semi-conducteurs. Cependant , FET , en particulier au début des MOSFET sont plus susceptibles d'endommager de décharge électro- statique (ESD ) que les BJT devices.Compared à tubes à vide , FET sont des ordres de grandeur plus petites , plus de puissance efficace et rentable . Ils ne nécessitent pas de Tubes heater.Vacuum cathodiques sont presque à l'abri de l'EDD ( et les légumineuses électro- magnétiques tels qu'un effet secondaire de détonations nucléaires ) et sont plus efficaces à haute puissance ( KV et au-dessus ), en particulier à des fréquences élevées, comme à la radio et à la télévision émetteurs .