MAVZU 5. DALA TRANZISTORLARI
Dala effektli tranzistor - elektr o'zgartiruvchi qurilma bo'lib, unda kanal orqali o'tadigan oqim shlyuz va manba o'rtasida kuchlanish qo'llanilganda yuzaga keladigan elektr maydoni tomonidan boshqariladi va elektromagnit tebranishlar kuchini kuchaytirish uchun mo'ljallangan.
Dala effektli tranzistorlar sinfiga tranzistorlar kiradi, ularning ishlash printsipi faqat bitta belgi (elektron yoki teshik) zaryad tashuvchilardan foydalanishga asoslangan. Dala effektli tranzistorlarda oqim nazorati elektr maydoni ta'sirida tranzistor oqimi o'tadigan kanalning o'tkazuvchanligini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Natijada tranzistorlar dala effektli tranzistorlar deb ataladi.
Kanalni yaratish usuliga ko'ra, boshqaruv p-n-o'tish shaklidagi eshikli va izolyatsiyalangan eshikli (MIS yoki MOS tranzistorlari) dala effektli tranzistorlar ajralib turadi: o'rnatilgan kanal va induktsiyalangan kanal.
Kanalning o'tkazuvchanligiga qarab, dala effektli tranzistorlar quyidagilarga bo'linadi: p-tipli va n-tipli kanalli dala effektli tranzistorlar. P-tipli kanal teshik o'tkazuvchanligiga ega, n-tipli kanal esa elektron o'tkazuvchanlikka ega.
5.1 P- boshqaruviga ega dala effektli tranzistorlar n-birikma
5.1.1 Dizayn va ishlash printsipi
Boshqarish bilan dala effektli tranzistor p-n-o'tish- bu dala effektli tranzistor bo'lib, uning eshigi kanaldan teskari yo'nalishli p-n birikmasi bilan elektr bilan ajratilgan.
Shakl 5.1 - Boshqaruv p-n-o'tish (n-tipli kanal) bilan dala effektli tranzistor qurilmasi
Shakl 5.2 - p-n-o'tish va n-tipli kanal (a), p-tipli kanal (b) bilan dala effektli tranzistorning belgisi.
Dala effektli tranzistor kanali - yarimo'tkazgichdagi asosiy zaryad tashuvchilarning oqimi uning kesimini o'zgartirish orqali boshqariladigan hudud.
Asosiy zaryad tashuvchilar kanalga kiradigan elektrod (chiqish) manba deb ataladi. Asosiy zaryad tashuvchilar kanalni tark etadigan elektrodga drenaj deyiladi. Tekshirish kuchlanishi tufayli kanalning kesimini tartibga solish uchun ishlatiladigan elektrodga darvoza deyiladi.
Qoida tariqasida, kremniyli dala effektli tranzistorlar ishlab chiqariladi. Silikon ishlatiladi, chunki eshik oqimi, ya'ni. p-n-o'tishning teskari oqimi germaniydan ko'p marta kamroq bo'lib chiqadi.
Shartli belgilar dala effektli tranzistorlar n- va p-tiplari kanali bilan rasmda ko'rsatilgan. 5.2.
Polarlik tashqi stresslar, tranzistor bilan ta'minlangan, rasmda ko'rsatilgan. 5.1. Tekshirish (kirish) kuchlanishi darvoza va manba o'rtasida qo'llaniladi. Har ikkala pn o'tish uchun Uzi kuchlanishi teskari. P-n o'tish joylarining kengligi va shunga mos ravishda kanalning samarali tasavvurlar maydoni, uning qarshiligi va kanaldagi oqim ushbu kuchlanishga bog'liq. Uning o'sishi bilan p-n-o'tish joylari kengayadi, o'tkazuvchi kanalning tasavvurlar maydoni kamayadi, uning qarshiligi oshadi va natijada kanaldagi oqim kamayadi. Shuning uchun, agar manba va drenaj o'rtasida kuchlanish manbai Usi ulangan bo'lsa, u holda kanaldan oqib o'tadigan drenaj oqimi Ic, darvozaga qo'llaniladigan kuchlanish yordamida kanalning qarshiligini (kesmasi) o'zgartirish orqali boshqarilishi mumkin. Boshqaruv pn birikmasi bilan dala effektli tranzistorning ishlashi ushbu printsipga asoslanadi.
Uzi = 0 kuchlanishida kanal kesimi eng katta, uning qarshiligi eng kichik, joriy Ic esa eng katta.
Uzi = 0 dan boshlangan drenaj oqimi Ic boshlang'ich drenaj oqimi deb ataladi.
Uzi kuchlanishi, bunda kanal to'liq bloklanadi va drenaj oqimi Ic juda kichik bo'ladi (mikroamperning o'ndan bir qismi), Uziotsning uzilish kuchlanishi deb ataladi.
5.1.2 Boshqaruv p- bilan dala effektli tranzistorning statik xarakteristikalari. n-birikma
P-n-bog'li dala effektli tranzistorlarning volt-amper xususiyatlarini ko'rib chiqing. Ushbu tranzistorlar uchun ikki turdagi volt qiziqish uyg'otadi - amper xususiyatlari: stok va stok - panjur.
P-n-o'tish va n-tipli kanalga ega bo'lgan dala effektli tranzistorning zaxira (chiqish) xususiyatlari shaklda ko'rsatilgan. 5.3, a. Ular drenaj oqimining sobit kuchlanishdagi Usi kuchlanishiga bog'liqligini aks ettiradi Usi: Ic \u003d f (Usi) bilan Usi \u003d const.
a) b) Shakl 5.3 - bilan dala effektli tranzistorning volt-amper xarakteristikalari p-p-o'tish va n-tipli kanal: a - stok (hafta oxiri); b - drenaj - panjur
Dala effektli tranzistorning o'ziga xos xususiyati shundaki, kanal o'tkazuvchanligiga ham nazorat kuchlanishi Uzi, ham Usi kuchlanishi ta'sir qiladi. Usi = 0 bo'lsa, chiqish oqimi Ic = 0. Usi > 0 (Ui = 0) bo'lganda, oqim Ic kanaldan o'tadi, buning natijasida drenaj yo'nalishi bo'yicha kuchayib borayotgan kuchlanish pasayadi. Manba-drenaj qismining umumiy kuchlanish pasayishi Usi. Usi kuchlanishining oshishi kanaldagi kuchlanishning pasayishiga va uning kesimini pasayishiga va natijada kanalning o'tkazuvchanligini pasayishiga olib keladi. Usi ma'lum bir kuchlanishda kanal torayadi, bunda ikkala pn o'tish chegaralari yopiladi va kanal qarshiligi yuqori bo'ladi. Bu kuchlanish Usi bir-biriga o'xshash kuchlanish yoki to'yingan kuchlanish Usinas deb ataladi. Darvozaga teskari kuchlanish Uzi qo'llanilganda, kanal qo'shimcha ravishda torayadi va uning bir-biriga yopishishi sodir bo'ladi. kichikroq qiymat kuchlanish Usinas. Ishlash rejimida chiqish xarakteristikasining tekis (chiziqli) bo'limlari qo'llaniladi.
Dala effektli tranzistorning drenaj eshigi xarakteristikasi Ic oqimining Usi sobit kuchlanishidagi Uzi kuchlanishiga bog'liqligini ko'rsatadi: Ic \u003d f (Usi) Usi \u003d const bilan (5.3-rasm, b).
5.1.3 Asosiy parametrlar
maksimal drenaj oqimi Ismax (Uzi = 0 da);
maksimal drenaj manbai kuchlanishi Usmax;
uziots kuchlanishining uzilishi;
ichki (chiqish) qarshilik ri - drenaj va manba (kanal qarshiligi) o'rtasidagi tranzistorning qarshiligi. o'zgaruvchan tok:
Uzi da = const;Drenaj qopqog'ining tikligi:
Biz bilan = const,eshik kuchlanishining tranzistorning chiqish oqimiga ta'sirini ko'rsatadi;
kirish empedansi
da Usi = tranzistorning const teskari yo'nalishda egilgan p-n-o'tishlarning qarshiligi bilan aniqlanadi. P-n-o'tish joyiga ega bo'lgan dala effektli tranzistorlarning kirish qarshiligi juda katta (birliklarga va o'nlab megaohmlarga etadi), bu ularni bipolyar tranzistorlardan yaxshi ajratib turadi.5.2 Izolyatsiya qilingan eshikli dala effektli tranzistorlar
5.2.1 Dizayn va ishlash printsipi
Izolyatsiya qilingan dala effektli tranzistor (MIS tranzistor) - bu dala effektli tranzistor bo'lib, uning eshigi dielektrik qatlam bilan kanaldan elektr bilan ajratilgan.
MIS - tranzistorlar (tuzilishi: metall-dielektrik-yarim o'tkazgich) kremniydan tayyorlanadi. Silikon oksidi SiO2 dielektrik sifatida ishlatiladi. shuning uchun bu tranzistorlar uchun boshqa nom - MOS - tranzistorlar (tuzilishi: metall-oksid-yarim o'tkazgich). Dielektrikning mavjudligi ko'rib chiqilgan tranzistorlarning yuqori kirish qarshiligini ta'minlaydi (1012 ... 1014 Ohm).
MOS tranzistorlarining ishlash printsipi transvers elektr maydoni ta'sirida dielektrik bilan chegarada yarimo'tkazgichning sirt yaqin qatlamining o'tkazuvchanligini o'zgartirish ta'siriga asoslangan. Yarimo'tkazgichning sirt qatlami bu tranzistorlarning o'tkazuvchan kanalidir. MOS - tranzistorlar ikki turni bajaradi - o'rnatilgan va induktsiyalangan kanal bilan.
MIS-ning xususiyatlarini ko'rib chiqing - o'rnatilgan kanalga ega tranzistorlar. Bunday n-kanalli tranzistorning dizayni rasmda ko'rsatilgan. 5.4, a. Substrat deb ataladigan nisbatan yuqori qarshilikka ega original p-tipli silikon plastinkada diffuziya texnologiyasidan foydalangan holda qarama-qarshi turdagi elektr o'tkazuvchanligi n bo'lgan ikkita og'ir doplangan hudud yaratilgan. Ushbu joylarga metall elektrodlar qo'llaniladi - manba va drenaj. Manba va drenaj o'rtasida n-tipli elektr o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan sirtga yaqin yupqa kanal mavjud. Manba va drenaj o'rtasidagi yarim o'tkazgich kristalining yuzasi dielektrikning yupqa qatlami (0,1 mkm) bilan qoplangan. Metall elektrod - darvoza - dielektrik qatlamga yotqizilgan. Bunday dala effektli tranzistorda dielektrik qatlamning mavjudligi eshikka ikkala polaritning nazorat kuchlanishini qo'llash imkonini beradi.
5.4-rasm - MIS ning konstruktsiyasi - o'rnatilgan n-tipli kanalga ega tranzistor (a); uning aktsiya belgilari oilasi (b); Drenaj qopqog'ining xarakteristikasi (c)
Darvozaga musbat kuchlanish qo'llanilganda, bu holda hosil bo'lgan elektr maydoni kanaldan pastki qatlamga teshiklarni itaradi va elektronlar substratdan kanalga chiqariladi. Kanal asosiy zaryad tashuvchilar - elektronlar bilan boyitiladi, uning o'tkazuvchanligi oshadi va drenaj oqimi ortadi. Bu rejim boyitish rejimi deb ataladi.
Darvozaga manbaga nisbatan salbiy kuchlanish qo'llanilganda, kanalda elektr maydoni hosil bo'ladi, uning ta'siri ostida elektronlar kanaldan substratga suriladi va pastki qatlamdan kanalga teshiklar chiqariladi. Kanal ko'pchilik zaryad tashuvchilardan tugaydi, uning o'tkazuvchanligi pasayadi va drenaj oqimi kamayadi. Tranzistorning bu rejimi tükenme rejimi deb ataladi.
Bunday tranzistorlarda, Usi = 0 da, agar drenaj va manba (Usi > 0) o'rtasida kuchlanish qo'llanilsa, dastlabki oqim deb ataladigan va elektronlar oqimi bo'lgan drenaj oqimi Isnach oqadi.
Induksiyalangan n-tipli kanalga ega MOS tranzistorining dizayni shaklda ko'rsatilgan. 5.5, a
O'chirish diagrammalarida siz u yoki bu turdagi dala effektli tranzistorning belgilarini topishingiz mumkin.
Chalkashib ketmaslik va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tranzistorning qanday turi hali ham qo'llanilishi haqida to'liq tasavvurga ega bo'lish uchun biz unipolyar tranzistorning an'anaviy grafik belgilarini va uning o'ziga xos xususiyatlari va xususiyatlarini solishtiramiz.
Dala effektli tranzistorning turidan qat'i nazar, u uchta chiqishga ega. Ulardan biri deyiladi Darvoza(Z). Darvoza nazorat elektrodi bo'lib, unga nazorat kuchlanishi qo'llaniladi. Keyingi chiqish Manba(VA). Manba bipolyar tranzistorlarning emitentiga o'xshaydi. Uchinchi xulosa deyiladi Aksiya(FROM). Drenaj - chiqish oqimi olinadigan terminal.
Chet el elektron sxemalarida siz unipolyar tranzistorlar terminallarining quyidagi belgilarini ko'rishingiz mumkin:
G- deklanşör (ingliz tilidan - G"panjur", "darvoza" ni yedi);
S- manba (ingliz tilidan - S bizning "manba", "boshlanish");
D- stok (ingliz tilidan - D yomg'ir "chiqish", "oqish").
Dala effektli tranzistor chiqishining xorijiy belgilarini bilib, import qilinadigan elektronika sxemalarini tushunish oson bo'ladi.
Boshqaruv p-n - o'tish (J-FET) bilan dala effektli tranzistorni belgilash.
Shunday qilib. Tranzistor bilan p-n boshqaruvi- o'tish diagrammalarda quyidagicha ko'rsatilgan:
n-kanal J-FET
p-kanal J-FET
Supero'tkazuvchilar kanalni (regulyatsiya qilingan oqim o'tadigan maydon) hosil qilish uchun ishlatiladigan tashuvchilarning turiga qarab, bu tranzistorlar n-kanal va p-kanal bo'lishi mumkin. Grafik belgilar shuni ko'rsatadiki, n-kanallar ichkariga, p-kanallari esa tashqariga qaratilgan o'q bilan tasvirlangan.
MIS tranzistorining belgilanishi.
Unipolyar MIS tipidagi tranzistorlar (MOSFETlar) boshqaruv p-n-tugmasiga ega J-FET-larga qaraganda bir oz boshqacha ramziy belgiga ega.MOSFETlar ham n-kanal, ham p-kanal boʻlishi mumkin.
MOSFETlar ikki xil: o'rnatilgan kanal Va induktsiyalangan kanal.
Farqi nimada?
Farqi shundaki, induktsiyalangan kanal tranzistori faqat eshikka ijobiy yoki faqat salbiy chegara kuchlanishi qo'llanilganda yoqiladi. Chegara kuchlanish ( U beri ) - FET ochiladigan va drenaj oqimi u orqali oqib chiqa boshlagan eshik va manba terminallari orasidagi kuchlanish ( Tushunarli ).
Eshik kuchlanishining polaritesi kanal turiga bog'liq. P-kanalli mosfetlar uchun darvozaga salbiy "-" kuchlanish qo'llanilishi kerak, n-kanalga ega bo'lganlar uchun esa ijobiy "+" kuchlanish. Induksiyalangan kanalga ega mosfetlar tranzistorlar deb ham ataladi. boyitilgan tur. Shuning uchun, agar siz boyitilgan turdagi mosfet haqida nima deyilganini eshitsangiz, bu induksiyalangan kanalga ega tranzistor ekanligini bilishingiz kerak. Uning belgisi quyida ko'rsatilgan.
n-kanalli MOSFET
p-kanal MOSFET
Induktsiyalangan kanalga ega MIS tranzistori va integral kanalli dala effektli tranzistor o'rtasidagi asosiy farq shundaki, u faqat ijobiy yoki salbiy kuchlanishning ma'lum bir qiymatida (U chegarasi) (kanal turiga qarab - n yoki p) ochiladi. ).
O'rnatilgan kanalga ega tranzistor allaqachon "0" da ochiladi va darvozadagi salbiy kuchlanish bilan u ishlaydi zaif rejimi(shuningdek, ochiq, lekin kamroq oqim o'tadi). Agar darvozaga musbat "+" kuchlanish qo'llanilsa, u ochilishda davom etadi va deb ataladigan joyga kiradi. boyitish rejimi- drenaj oqimi kuchayadi. Bu misol n-kanal mosfet "va o'rnatilgan kanal bilan ishlashini tasvirlaydi. Ularni tranzistorlar ham deyiladi. tugagan turi. Quyida ularning diagrammalarda shartli ko'rinishi ko'rsatilgan.
An'anaviy grafik belgilashda induktsiyalangan kanalga ega tranzistorni vertikal chiziqdagi tanaffus orqali integral kanalli tranzistordan ajratish mumkin.
Ba'zan texnik adabiyotlarda siz MOSFETning to'rtinchi terminali bilan tasvirini ko'rishingiz mumkin, bu kanal turini ko'rsatadigan o'q chizig'ining davomi. Shunday qilib, to'rtinchi chiqish - bu substratning (substrat) chiqishi. Mosfetning bunday tasviri, qoida tariqasida, diskret (ya'ni, individual) tranzistorni tasvirlash uchun ishlatiladi va faqat vizual model sifatida ishlatiladi. Ishlab chiqarish jarayonida substrat odatda manba terminaliga ulanadi.
Substrat chiqishi bilan MOSFET
Quvvat MOSFET belgisi
Dala mosfet strukturasida manba va substratni ulash natijasida a o'rnatilgan diod. Ushbu diod qurilmaning ishlashiga ta'sir qilmaydi, chunki u teskari yo'nalishdagi kontaktlarning zanglashiga olib kiradi. Ba'zi hollarda, kuchli MOSFETni ishlab chiqarishning texnologik xususiyatlari tufayli hosil bo'lgan o'rnatilgan diod amalda qo'llanilishi mumkin. so'nggi avlodlar Power MOSFETs o'rnatilgan diyot elementning o'zini himoya qilish uchun ishlatiladi.
Kuchli MOS tranzistorining belgisida o'rnatilgan diyot ko'rsatilmasligi mumkin, garchi aslida bunday diod har qanday kuchli dala qurilmasida mavjud.
Endi dala effektli tranzistorlar haqida gapiraylik. Faqat ularning nomidan nimani taxmin qilish mumkin? Birinchidan, ular tranzistorlar bo'lgani uchun ular qandaydir tarzda chiqish oqimini boshqarishi mumkin. Ikkinchidan, ular uchta aloqaga ega bo'lishi kerak. Uchinchidan, ularning ishi p-n birikmasiga asoslangan. Rasmiy manbalar bu haqda bizga nima deydi?FETs faol yarimo'tkazgichli qurilmalar deb ataladi, odatda uchta terminalga ega, ularda chiqish oqimi elektr maydoni yordamida boshqariladi. (electrono.ru)
Ta'rif nafaqat bizning taxminlarimizni tasdiqladi, balki dala effektli tranzistorlarning xususiyatini ham ko'rsatdi - chiqish oqimi qo'llaniladigan elektr maydonini o'zgartirish orqali boshqariladi, ya'ni. Kuchlanishi. Ammo bipolyar tranzistorlar uchun, biz eslaganimizdek, asosiy kirish oqimi chiqish oqimini boshqaradi.
Dala effektli tranzistorlar haqidagi yana bir haqiqatni ularning boshqa nomiga e'tibor qaratish orqali topish mumkin - bir qutbli. Bu oqim oqimi jarayonida faqat bitta turdagi zaryad tashuvchisi (elektronlar yoki teshiklar) ishtirok etishini anglatadi.
FETlarning uchta pinlari deyiladi manba(joriy tashuvchilar manbai), Darvoza(nazorat elektrodi) va Aksiya(tashuvchilar oqadigan elektrod). Tuzilishi oddiy va bipolyar tranzistor qurilmasiga juda o'xshash ko'rinadi. Lekin buni kamida ikkita usulda qilish mumkin. Shuning uchun dala effektli tranzistorlar ajralib turadi nazorat p-n birikmasi bilan Va izolyatsiyalangan darvoza bilan.
Umuman olganda, ikkinchisining g'oyasi XX asrning 20-yillarida, bipolyar tranzistorlar ixtiro qilinishidan ancha oldin paydo bo'lgan. Ammo texnologiya darajasi uni faqat 1960 yilda amalga oshirishga imkon berdi. 50-yillarda u birinchi marta nazariy jihatdan tavsiflangan, so'ngra boshqaruv p-n birikmasi bilan dala effektli tranzistorning timsolini oldi. Va, ularning bipolyar "akalari" kabi, dala effektli tranzistorlar hali ham elektronikada katta rol o'ynaydi.
Unipolyar tranzistorlarning ishlashi fizikasi haqidagi hikoyaga o'tishdan oldin, men p-n birikmasi haqidagi bilimlaringizni yangilashingiz mumkin bo'lgan havolalarni eslamoqchiman: bir va ikkita.
Boshqaruv p-n-o'tish bilan dala effektli tranzistor
Shunday qilib, birinchi turdagi dala effektli tranzistorlar qanday ishlaydi? Qurilma (masalan) p-tipli o'tkazuvchanlikka ega yarimo'tkazgichli plastinkaga asoslangan. Qarama-qarshi tomonlarda elektrodlar mavjud bo'lib, kuchlanishni qo'llash orqali biz oqimni manbadan drenajga olamiz. Ushbu plastinkaning tepasida o'tkazuvchanlikning qarama-qarshi turiga ega bo'lgan maydon mavjud bo'lib, unga uchinchi elektrod ulanadi - darvoza. Tabiiyki, darvoza va uning ostidagi p-mintaqa o'rtasida ( kanal) p-n o'tish sodir bo'ladi. Va n-qatlam sezilarli darajada bo'lgani uchun da bir xil kanal, keyin mobil zaryad tashuvchilarda tugagan o'tish hududining ko'p qismi p-qatlamiga tushadi. Shunga ko'ra, agar biz ulanishga teskari kuchlanishni qo'llasak, u holda yopilish orqali u kanal qarshiligini sezilarli darajada oshiradi va manba va drenaj o'rtasidagi oqimni kamaytiradi. Shunday qilib, tranzistorning chiqish oqimi eshikning kuchlanishi (elektr maydoni) yordamida tartibga solinadi.Quyidagi o'xshashlikni chizishimiz mumkin: p-n o'tish joyi zaryad tashuvchilar oqimini manbadan drenajga to'sib qo'yadigan to'g'ondir. Undagi teskari kuchlanishni oshirish yoki kamaytirish orqali biz "suv ta'minoti" ni (chiqish oqimi) sozlab, undagi shlyuzlarni ochamiz / yopamiz.
Shunday qilib, ichida ish rejimi boshqaruv p-n o'tish joyiga ega bo'lgan dala effektli tranzistor, eshik kuchlanishi nolga teng (kanal to'liq ochiq) yoki teskari bo'lishi kerak. 
Agar teskari kuchlanish shunchalik katta bo'lsa, blokirovka qatlami kanalni yopsa, u holda tranzistor ichkariga kiradi kesish rejimi.
Nol eshik kuchlanishida ham, eshik va drenaj o'rtasida manba-drenaj kuchlanishiga teng teskari kuchlanish mavjud. Shuning uchun p-n o'tish joyi drenaj hududiga qarab kengayib boradigan bunday qirrali shaklga ega.
O'z-o'zidan ma'lumki, n-tipli kanal va p-tipli shlyuz bilan tranzistor yasash mumkin. Uning ishining mohiyati o'zgarmaydi.
Dala effektli tranzistorlarning shartli grafik tasvirlari rasmda ko'rsatilgan ( lekin- p-tipli kanal bilan, b- n-tipli kanal bilan). Bu yerdagi o'q p-qatlamdan n-qatlamga yo'nalishni ko'rsatadi.
Tekshirish p-n o'tish joyiga ega bo'lgan dala effektli tranzistorning statik xarakteristikalari
Ishlash rejimida eshik oqimi odatda kichik yoki hatto nolga teng bo'lganligi sababli, biz dala effektli tranzistorlarning kirish xususiyatlarining grafiklarini ko'rib chiqmaymiz. Keling, to'g'ridan-to'g'ri hafta oxiri yoki zaxiraga boraylik. Aytgancha, ular statik deb ataladi, chunki darvozaga doimiy kuchlanish qo'llaniladi. Bular. chastota momentlari, o'tish davri va boshqalarni hisobga olishning hojati yo'q.
Dam olish kuni (Aksiya) - doimiy eshik-manba kuchlanishida drenaj oqimining manba-drenaj kuchlanishiga bog'liqligi. Rasmda - chapdagi grafik.
Grafikda uchta zonani aniq ajratish mumkin. Ulardan birinchisi - drenaj oqimining keskin o'sishi zonasi. Bu shunday deyiladi "ohmik" mintaqa. Manba-drenaj kanali qarshiligi tranzistorning eshik kuchlanishi bilan boshqariladigan rezistor kabi ishlaydi.
Ikkinchi zona - to'yinganlik hududi. U deyarli chiziqli ko'rinishga ega. Bu erda kanal drenaj hududida bir-biriga yopishadi, bu manba-drenaj kuchlanishining yanada oshishi bilan ortadi. Shunga ko'ra, kanal qarshiligi ham o'sib boradi va drenaj oqimi juda oz o'zgaradi (Ammo Ohm qonuni). Kuchaytirish texnologiyasida xarakteristikaning ushbu bo'limi qo'llaniladi, chunki bu erda signallarning eng kichik chiziqli bo'lmagan buzilishlari va kuchaytirish uchun zarur bo'lgan kichik signal parametrlarining optimal qiymatlari mavjud. Ushbu parametrlarga nishab, ichki qarshilik va daromad kiradi. Bu tushunarsiz iboralarning ma'nolari quyida ochiladi.
Grafikning uchinchi zonasi - buzilish maydoni kimning ismi o'zi uchun gapiradi.
Rasmning o'ng tomonida yana bir muhim munosabatlarning grafigi ko'rsatilgan - drenaj xususiyati. Drenaj oqimi manba va drenaj o'rtasidagi doimiy kuchlanishdagi shlyuz manba kuchlanishiga qanday bog'liqligini ko'rsatadi. Va aynan uning tikligi dala effektli tranzistorning asosiy parametrlaridan biridir.
Izolyatsiya qilingan darvoza dala effektli tranzistor
Bunday tranzistorlar ko'pincha MOS (metall-dielektrik-yarim o'tkazgich) yoki MOS (metall-oksid-yarim o'tkazgich) tranzistorlari (metall-oksid-yarim o'tkazgichli maydon effektli tranzistor, MOSFET) deb ham ataladi. Bunday qurilmalarda darvoza kanaldan yupqa dielektrik qatlam bilan ajratiladi. Jismoniy asos ularning ishi transvers elektr maydoni ta'sirida dielektrik bilan chegarada yarimo'tkazgichning sirt yaqin qatlamining o'tkazuvchanligini o'zgartirish ta'siridir.
Ushbu turdagi tranzistorlar qurilmasi quyidagicha. P-o'tkazuvchanligi bo'lgan yarimo'tkazgichli substrat mavjud bo'lib, unda n-o'tkazuvchanligi (manba va drenaj) bo'lgan ikkita og'ir doplangan hudud tayyorlanadi. Ularning o'rtasida tor sirtga yaqin o'tish moslamasi yotadi, uning o'tkazuvchanligi ham n-turi. Uning tepasida, plastinka yuzasida yupqa dielektrik qatlami mavjud (ko'pincha silikon dioksiddan qilingan - shuning uchun, aytmoqchi, MOS qisqartmasi). Va allaqachon bu qatlamda deklanşör joylashgan - nozik metall plyonka. Kristalning o'zi odatda manbaga ulanadi, garchi u alohida ulangan bo'lsa ham. Agar eshikda nol kuchlanishda manba-drenaj kuchlanishi qo'llanilsa, u holda ular orasidagi kanal orqali oqim o'tadi. Nega kristall orqali emas? Chunki pn o'tish joylaridan biri yopiladi.
Va endi biz darvozaga manbaga nisbatan salbiy kuchlanishni qo'llaymiz. Olingan ko'ndalang elektr maydoni elektronlarni kanaldan substratga "itarib yuboradi". Shunga ko'ra, kanalning qarshiligi ortadi va u orqali oqadigan oqim kamayadi. Eshik kuchlanishining ortishi bilan chiqish oqimining kamayib borayotgan bunday rejim deyiladi zaif rejimi.
Agar biz eshikka kuchlanishni qo'llasak, bu elektronlarning substratdan kanalga "kelishi" uchun "yordamchi" maydonning paydo bo'lishiga yordam beradi, u holda tranzistor ishlaydi. boyitish rejimi. Bunday holda, kanalning qarshiligi pasayadi va u orqali oqim kuchayadi.
Yuqorida ko'rib chiqilgan izolyatsiyalangan eshikli tranzistorning konstruktsiyasi boshqaruv p-n o'tish nuqtasiga o'xshaydi, chunki nol bo'lmagan manba-drenaj kuchlanishiga ega bo'lgan eshikda nol oqimda ham shunday deb ataladigan narsa mavjud. dastlabki drenaj oqimi. Ikkala holatda ham, bu oqim uchun kanalning mavjudligi bilan bog'liq qurilgan tranzistorning dizayniga. Ya'ni, aniq aytganda, biz MIS tranzistorlarining bunday kichik turini ko'rib chiqdik o'rnatilgan kanalga ega tranzistorlar.
Biroq, izolyatsiya qilingan eshikli dala effektli tranzistorlarning yana bir turi mavjud - induksiyalangan (teskari) kanalli tranzistor. Nomidan uning oldingisidan farqi allaqachon aniq - u qattiq qo'llaniladigan drenaj va manba hududlari o'rtasida faqat ma'lum bir qutbli kuchlanish darvozaga qo'llanilganda kanalga ega.
Shunday qilib, biz kuchlanishni faqat manba va drenajga qo'llaymiz. Ularning o'rtasida hech qanday oqim o'tmaydi, chunki ular va substrat o'rtasidagi p-n o'tish joylaridan biri yopiq.
Darvozaga kuchlanishni qo'llang (to'g'ridan-to'g'ri manbaga nisbatan). Natijada paydo bo'lgan elektr maydoni elektronlarni og'ir doplangan hududlardan eshik yo'nalishi bo'yicha substratga "tortadi". Va eshik zo'riqishida yaqin-erta zonasida ma'lum bir qiymatga yetganda, deb atalmish inversiya o'tkazuvchanlik turi. Bular. elektron konsentratsiyasi teshik konsentratsiyasidan oshib ketadi va drenaj va manba o'rtasida yupqa n-tipli kanal paydo bo'ladi. Transistor oqim o'tkaza boshlaydi, qanchalik kuchli bo'lsa, eshik kuchlanishi shunchalik yuqori bo'ladi.
Ushbu dizayndan ko'rinib turibdiki, induksiyalangan kanalga ega tranzistor faqat boyitish rejimida ishlashi mumkin. Shuning uchun ular ko'pincha kommutatsiya qurilmalarida topiladi.
Izolyatsiya qilingan eshik tranzistorlari uchun belgilar quyidagicha: 
Bu yerda
lekin− o‘rnatilgan n-tipli kanal bilan;
b− o‘rnatilgan p-tipli kanal bilan;
ichida− substratdan chiqishi bilan;
G− n-tipli induksiyalangan kanal bilan;
d− induktsiyalangan p-tipli kanal bilan;
e- substratdan qo'rg'oshin bilan.
MIS tranzistorlarining statik xarakteristikalari
O'rnatilgan kanalga ega tranzistorning drenaj va drenaj eshigi xususiyatlarining oilasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan:
Induktsiyalangan kanalga ega tranzistor uchun bir xil xususiyatlar:
Ekzotik MIS tuzilmalari
Taqdimotni chalkashtirib yubormaslik uchun men shunchaki ular haqida o'qishingiz mumkin bo'lgan havolalarni maslahat bermoqchiman. Avvalo, bu hamma uchun sevimli Vikipediya, bo'lim «MIS tuzilmalari maxsus maqsad". Va bu erda nazariya va formulalar: qattiq jismli elektronika bo'yicha darslik, 6-bob, 6.12-6.15 kichik bo'limlar. O'qing, qiziq!Dala effektli tranzistorlarning umumiy parametrlari
- Maksimal drenaj oqimi sobit shlyuz manbai kuchlanishida.
- Drenaj manbasining maksimal kuchlanishi, shundan keyin buzilish sodir bo'ladi.
- Ichki (chiqish) qarshilik. U o'zgaruvchan tok uchun kanal qarshiligini ifodalaydi (darvoza manbai kuchlanishi doimiy).
- Drenaj qopqog'i xarakteristikasining tikligi. U qanchalik katta bo'lsa, tranzistorning eshik kuchlanishining o'zgarishiga munosabati "o'tkirroq" bo'ladi.
- Kirish empedansi. Bu teskari yo'nalishning qarshiligi bilan aniqlanadi p-n birikmasi va odatda birliklarga va o'nlab MŌ ga etadi (bu dala effektli tranzistorlarni bipolyar "qarindoshlar" dan ajratib turadi). Va dala effektli tranzistorlar orasida palma izolyatsiya qilingan eshikli qurilmalarga tegishli.
- Daromad- doimiy drenaj oqimida manba-drenaj kuchlanishining o'zgarishining darvoza-manba kuchlanishining o'zgarishiga nisbati.
Kommutatsiya sxemalari
Bipolyar kabi, dala effektli tranzistorni to'rtta kontaktdan ikkitasi mos keladigan to'rt terminalli qurilma sifatida ko'rib chiqish mumkin. Shunday qilib, uch turdagi kommutatsiya davrlarini ajratish mumkin: umumiy manba bilan, umumiy darvoza va umumiy drenaj bilan. Xususiyatlari bo'yicha ular umumiy emitent davrlariga juda o'xshash, umumiy asos va bipolyar tranzistorlar uchun umumiy kollektor.
Ko'pincha qo'llaniladi umumiy manba sxemasi (lekin), oqim va quvvatda ko'proq daromad keltiradi.
Umumiy eshik sxemasi (b) deyarli hech qanday oqim kuchaytirilishini bermaydi va kichik kirish qarshiligiga ega. Shu sababli, bunday almashtirish sxemasi cheklangan amaliy qo'llanilishiga ega.
Umumiy drenaj bilan sxema (ichida) deb ham ataladi manba izdoshi. Uning kuchlanish kuchayishi birlikka yaqin, kirish qarshiligi katta va chiqish qarshiligi kichik.
Dala effektli tranzistorlar va bipolyar tranzistorlar o'rtasidagi farqlar. Foydalanish sohalari
Yuqorida aytib o'tilganidek, bu ikki turdagi tranzistorlar o'rtasidagi birinchi va asosiy farq shundaki, ikkinchisi oqimni o'zgartirish orqali boshqariladi, birinchisi esa kuchlanish. Bundan tashqari, dala effektli tranzistorlarning bipolyarlarga nisbatan boshqa afzalliklari:- yuqori kirish empedansi to'g'ridan-to'g'ri oqim va yana yuqori chastota, shuning uchun past nazorat yo'qotishlari;
- yuqori tezlik (kichik tashuvchilarning to'planishi va rezorbsiyasi yo'qligi sababli);
- dala effektli tranzistorlarning kuchaytiruvchi xususiyatlari asosiy zaryad tashuvchilarning uzatilishiga bog'liq bo'lganligi sababli, ularning samarali kuchaytirishning yuqori chegarasi bipolyarlarga qaraganda yuqori;
- yuqori harorat barqarorligi;
- past shovqin darajasi, chunki dala effektli tranzistorlar bipolyar tranzistorlarni "shovqinli" qiladigan kichik zaryad tashuvchilarni in'ektsiya qilish fenomenidan foydalanmaydi;
- kam quvvat iste'moli.
Dala effektli tranzistorlar qayerda ishlatiladi? Ha, deyarli hamma joyda. Raqamli va analogli integral mikrosxemalar, kuzatuv va mantiqiy qurilmalar, energiya tejovchi sxemalar, flesh xotira ... Ha, hatto kvarts soati va televizorning masofadan boshqarish pulti dala effektli tranzistorlarda ishlaydi. Ular hamma joyda, % habrauser%. Ammo endi ular qanday ishlashini bilasiz!
Yarimo'tkazgich elementlari doimiy ravishda o'sib bormoqda. Ushbu sohadagi har bir yangi ixtiro, aslida, butun g'oyani o'zgartiradi elektron tizimlar. Sxemalarni loyihalash imkoniyatlari o'zgarib bormoqda, ularga asoslangan yangi qurilmalar paydo bo'ladi. Ixtiro qilinganidan beri (1948) ko'p vaqt o'tdi. "p-n-p" va "n-p-n" tuzilmalari ixtiro qilindi.Vaqt o'tishi bilan elektr maydoni ta'sirida sirtga yaqin yarimo'tkazgich qatlamining elektr o'tkazuvchanligini o'zgartirish printsipi asosida ishlaydigan MOS tranzistori paydo bo'ldi. Demak, bu elementning boshqa nomi maydondir.
MIS qisqartmasi (metall-dielektrik-yarim o'tkazgich) ushbu qurilmaning ichki tuzilishini tavsiflaydi. Haqiqatan ham, uning eshigi drenaj va manbadan yupqa o'tkazmaydigan qatlam bilan ajratilgan. Zamonaviy MIS tranzistorining eshik uzunligi 0,6 mkm. U orqali faqat elektromagnit maydon o'tishi mumkin - bu yarimo'tkazgichning elektr holatiga ta'sir qiladi.
Keling, uning qanday ishlashini ko'rib chiqaylik va uning bipolyar "birodar" dan asosiy farqi nimada ekanligini bilib olaylik. Kerakli potentsial paydo bo'lganda, uning eshigida elektromagnit maydon paydo bo'ladi. Drenaj-manba birikmasining qarshiligiga ta'sir qiladi. Ushbu qurilmadan foydalanishning ba'zi afzalliklari.
Ushbu elementlarni loyihalash va ular bilan ishlashda MIS tranzistorlari kontaktlarning zanglashiga olib keladigan haddan tashqari kuchlanishga juda sezgir ekanligini va ya'ni boshqaruv terminallariga teginish paytida qurilma ishdan chiqishi mumkinligini hisobga olish kerak. O'rnatish yoki demontaj qilishda maxsus topraklamadan foydalaning.
Ushbu qurilmadan foydalanish istiqbollari juda yaxshi. O'zining noyob xususiyatlari tufayli u topildi keng qo'llanilishi turli xil elektron qurilmalarda. Zamonaviy elektronikadagi innovatsion tendentsiya turli xil sxemalarda, shu jumladan indüksiyon davrlarida ishlash uchun quvvat IGBT modullaridan foydalanish hisoblanadi.
Ularni ishlab chiqarish texnologiyasi doimiy ravishda takomillashtirilmoqda. Panjurning uzunligini o'lchash (qisqartirish) bo'yicha ishlanmalar davom etmoqda. Bu qurilmaning allaqachon yaxshi ishlash parametrlarini yaxshilaydi.
Dala effektli tranzistor
Dala effektli tranzistor (Ingliz. dala effektli tranzistor, FET) - ta'sir natijasida oqim o'zgarib turadigan yarimo'tkazgichli qurilma perpendikulyar kirish signali tomonidan yaratilgan elektr maydon oqimi.
Dala effektli tranzistorda ish oqimining oqimi faqat bitta belgining (elektronlar yoki teshiklar) zaryad tashuvchilari bilan bog'liq, shuning uchun bunday qurilmalar ko'pincha unipolyar elektron qurilmalarning kengroq sinfiga kiradi (bipolyarlardan farqli o'laroq).
Substrat deb ataladigan nisbatan yuqori qarshilikka ega bo'lgan yarimo'tkazgich kristalida, substratga qarama-qarshi bo'lgan o'tkazuvchanlik turiga ega ikkita og'ir doplangan mintaqa hosil bo'ladi. Bu joylar metall elektrodlar bilan qoplangan - manba va drenaj. Og'ir dozalangan manba va drenaj hududlari orasidagi masofa mikrondan kam bo'lishi mumkin. Manba va drenaj o'rtasidagi yarim o'tkazgich kristalining yuzasi dielektrikning yupqa qatlami (0,1 mkm) bilan qoplangan. Dala effektli tranzistorlar uchun dastlabki yarimo'tkazgich odatda kremniy bo'lganligi sababli, silikon dioksid SiO 2 qatlami yuqori haroratli oksidlanish orqali kremniy kristalining yuzasida o'stirilgan dielektrik sifatida ishlatiladi. Metall elektrod - darvoza - dielektrik qatlamga yotqizilgan. Bu metall, dielektrik va yarimo'tkazgichdan iborat bo'lgan struktura bo'lib chiqadi. Shuning uchun, izolyatsiyalangan eshikli maydon effektli tranzistorlar ko'pincha MIS tranzistorlari deb ataladi.
MOS tranzistorlarining kirish qarshiligi 10 10 ... 10 14 Ohm (nazorat p-n birikmasi 10 7 ... 10 9 bo'lgan dala effektli tranzistorlar uchun) ga yetishi mumkin, bu yuqori aniqlikdagi qurilmalarni qurishda afzallik hisoblanadi.
MOS tranzistorlarining ikki turi mavjud: induktsiyalangan kanal va o'rnatilgan kanal bilan.
Induktsiyalangan kanalga ega MOS tranzistorlarida (2-rasm, a) manba va drenajning kuchli qo'shilgan hududlari o'rtasida o'tkazuvchi kanal yo'q va shuning uchun sezilarli drenaj oqimi faqat ma'lum bir qutbda va ma'lum bir qiymatda paydo bo'ladi. chegara kuchlanish deb ataladigan manbaga nisbatan eshik kuchlanishining ( U Zipor).
O'rnatilgan kanalga ega MIS tranzistorlarida (2-rasm, b), manbaga nisbatan nol eshik kuchlanishida darvoza ostidagi yarimo'tkazgich yuzasiga yaqin joyda teskari qatlam mavjud - manbani drenaj bilan bog'laydigan kanal. .
Shaklda ko'rsatilgan. 2 ta izolyatsiyalangan eshik FET tuzilmalari n-tipli o'tkazuvchan substratga ega. Shuning uchun manba va drenaj ostidagi og'ir doplangan hududlar, shuningdek, induktsiyalangan va o'rnatilgan kanallar p tipidagi elektr o'tkazuvchanligiga ega. Agar shunga o'xshash tranzistorlar p-tipli elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan substratda yaratilgan bo'lsa, unda ularning kanali n-tipli elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'ladi.
Induksiyalangan kanalga ega MIS tranzistorlari
Manbaga nisbatan eshik kuchlanishi nolga teng bo'lganda va drenajda kuchlanish mavjud bo'lganda, drenaj oqimi ahamiyatsiz bo'ladi. Bu substrat va og'ir doplangan drenaj hududi orasidagi p-n o'tishning teskari oqimini ifodalaydi. Darvozadagi salbiy potentsialda (2-rasmda ko'rsatilgan struktura uchun, a) elektr maydonining dielektrik qatlam orqali yarimo'tkazgichga kirishi natijasida darvozadagi past kuchlanishlarda (dan kam). U Zipor) darvoza ostidagi yarimo'tkazgich yuzasiga yaqin joyda, ko'pchilik tashuvchilardan mahrum bo'lgan maydon effekti va ionlashtirilgan kompensatsiyalanmagan nopoklik atomlaridan iborat bo'lgan kosmik zaryad mintaqasi paydo bo'ladi. dan kattaroq eshik kuchlanishlarida U Zipor, darvoza ostidagi yarimo'tkazgich yuzasi yaqinida teskari qatlam paydo bo'ladi, bu manbani drenajga bog'laydigan kanaldir. Qalinligi va ko'ndalang bo'lim kanallar eshik kuchlanishining o'zgarishi bilan o'zgaradi va drenaj oqimi mos ravishda o'zgaradi, ya'ni yuk pallasida oqim va nisbatan kuchli quvvat manbai. Drenaj oqimi induktsiyalangan kanalga ega bo'lgan izolyatsiyalangan eshikli dala effektli tranzistorda shunday boshqariladi.
Darvoza substratdan dielektrik qatlam bilan ajratilganligi sababli, eshik pallasida oqim ahamiyatsiz va eshik pallasida signal manbasidan iste'mol qilinadigan va nisbatan katta drenaj oqimini boshqarish uchun zarur bo'lgan quvvat ham kichikdir. . Shunday qilib, induktsiyalangan kanalga ega MIS tranzistori kuchlanish va quvvatdagi elektromagnit tebranishlarni kuchaytirishi mumkin.
MOS tranzistorlarida quvvatni kuchaytirish printsipi doimiy elektr maydonining energiyasini (chiqish pallasida quvvat manbai energiyasi) zaryad tashuvchilar tomonidan o'zgaruvchan elektr maydoniga o'tkazish nuqtai nazaridan ko'rib chiqilishi mumkin. MOS tranzistorida, kanal paydo bo'lishidan oldin, drenaj pallasida elektr ta'minotining deyarli barcha kuchlanishi manba va drenaj o'rtasidagi yarimo'tkazgichga tushib, elektr maydon kuchining nisbatan katta doimiy komponentini yaratdi. Darvozadagi kuchlanish ta'sirida yarimo'tkazgichda eshik ostidagi kanal paydo bo'ladi, u bo'ylab zaryad tashuvchilar manbadan drenaj - teshiklarga o'tadi. Elektr maydonining doimiy komponenti yo'nalishi bo'yicha harakatlanadigan teshiklar bu maydon tomonidan tezlashadi va ularning energiyasi drenaj pallasida quvvat manbai energiyasi tufayli ortadi. Kanalning paydo bo'lishi va undagi mobil zaryad tashuvchilarning paydo bo'lishi bilan bir vaqtda drenaj kuchlanishi pasayadi, ya'ni kanaldagi elektr maydonining o'zgaruvchan komponentining oniy qiymati doimiy komponentga qarama-qarshi yo'naltiriladi. Shuning uchun, teshiklar o'zgaruvchan elektr maydoni tomonidan sekinlashtiriladi va unga energiyaning bir qismini beradi.
O'rnatilgan kanalga ega MIS tranzistorlari
Guruch. 3. Integratsiyalashgan kanalga ega MOS tranzistorining chiqish statik xarakteristikalari (a) va statik uzatish xususiyatlari (b).
Bunday MIS tranzistorida o'rnatilgan kanal mavjudligi sababli, nol eshik kuchlanishida (2-rasmga qarang, b), kanalning kesishishi va o'tkazuvchanligi eshik kuchlanishining ham salbiy, ham ijobiy o'zgarishi bilan o'zgaradi. qutblanish. Shunday qilib, o'rnatilgan kanalga ega MOS tranzistori ikkita rejimda ishlashi mumkin: boyitish rejimida va kanalni zaryad tashuvchilar tomonidan yo'q qilish rejimida. O'rnatilgan kanalga ega MOS tranzistorlarining bu xususiyati eshik kuchlanishi va uning polaritesi o'zgarganda chiqish statik xarakteristikasining siljishida ham namoyon bo'ladi (3-rasm).
Statik uzatish xarakteristikalari (3b-rasm) kesish kuchlanishiga mos keladigan x o'qi ustidagi nuqtadan chiqadi. U Ziots, ya'ni, drenaj oqimi oldindan belgilangan past qiymatga etib boradigan, tugatish rejimida ishlaydigan, o'rnatilgan kanalga ega MOS tranzistorining darvozasi va manbai o'rtasidagi kuchlanish.
U ZI kuchlanishiga qarab hisoblash formulalari
1. Transistor yopiq
MIS tranzistor kuchlanishining chegara qiymati
2. Parabolik kesim.
Tranzistorning uzatish xarakteristikasining o'ziga xos qiyaligi.
3. Keyinchalik o'sish tekis darajaga o'tishga olib keladi.
- Xovshteyn tenglamasi.Maxsus maqsadlar uchun MIS tuzilmalari
Metall-nitrid-oksid-yarim o'tkazgich (MNOS) tipidagi tuzilmalarda darvoza ostidagi dielektrik ikki qatlamdan iborat: oksidli qatlam SiO 2 va qalin nitrid Si 3 N 4 qatlami. Qatlamlar o'rtasida elektron tuzoqlar hosil bo'ladi, ular MNOS strukturasi darvozasiga musbat kuchlanish (28..30 V) qo'llanilganda, yupqa SiO 2 qatlami orqali tunnel o'tayotgan elektronlarni ushlaydi. Hosil bo'lgan manfiy zaryadlangan ionlar chegara kuchlanishini oshiradi va ularning zaryadi quvvat bo'lmaganda bir necha yilgacha saqlanishi mumkin, chunki SiO 2 qatlami zaryadning oqib ketishini oldini oladi. Darvozaga katta salbiy kuchlanish (28…30 V) qo'llanilganda, to'plangan zaryad so'riladi, bu esa pol kuchlanishini sezilarli darajada kamaytiradi.
Ko'chki in'ektsiyasi (LISMOS) bilan suzuvchi eshikli metall oksidli yarimo'tkazgichli (MOS) konstruktsiyalar strukturaning boshqa qismlaridan izolyatsiya qilingan polikristalli kremniydan yasalgan eshikka ega. Substratning p-n birikmasi va yuqori kuchlanish qo'llaniladigan drenaj yoki manbaning ko'chki buzilishi elektronlarning oksid qatlami orqali darvozaga o'tishiga imkon beradi, buning natijasida unda manfiy zaryad paydo bo'ladi. Dielektrikning izolyatsion xususiyatlari bu zaryadni o'nlab yillar davomida saqlab qolish imkonini beradi. Olib tashlash elektr zaryadi panjurdan ionlashtiruvchi ultrabinafsha nurlanish yordamida amalga oshiriladi kvarts lampalar, fototok esa elektronlarning teshiklar bilan qayta birlashishiga imkon beradi.
Keyinchalik, ikkita eshikli saqlash dala effektli tranzistorlar tuzilmalari ishlab chiqildi. Dielektrik ichiga o'rnatilgan eshik qurilmaning holatini aniqlaydigan zaryadni saqlash uchun ishlatiladi va bipolyar impulslar bilan boshqariladigan tashqi (oddiy) eshik o'rnatilgan (ichki) eshikda zaryadni qo'shish yoki olib tashlash uchun ishlatiladi. Shunday qilib hujayralar paydo bo'ldi, keyin esa bugungi kunda katta mashhurlikka erishgan va muhim raqobatchiga aylangan flesh-xotira chiplari. qattiq disklar kompyuterlarda.
Juda katta integral mikrosxemalarni (VLSI) amalga oshirish uchun ultraminiatyurali dala effektli mikrotranzistorlar yaratildi. Ular 100 nm dan kamroq geometrik ruxsatga ega nanotexnologiya yordamida ishlab chiqariladi. Bunday qurilmalarda darvoza dielektrining qalinligi bir necha atom qatlamlariga etadi. Har xil, jumladan, uchta eshikli tuzilmalar qo'llaniladi. Qurilmalar mikro quvvat rejimida ishlaydi. Zamonaviy Intel mikroprotsessorlarida qurilmalar soni o'n milliondan 2 milliardgacha o'zgarib turadi. Eng so'nggi FETlar siqilgan kremniy bo'lib, metall eshikka ega va gafniy birikmalariga asoslangan yangi patentlangan eshik dielektrik materialidan foydalanadi.
Oxirgi chorak asrda kuchli dala effektli tranzistorlar, asosan MOS tipidagi jadal ishlab chiqildi. Ular ko'plab kam quvvatli tuzilmalardan yoki tarvaqaylab ketgan darvoza konfiguratsiyasiga ega tuzilmalardan iborat. Bunday RF va mikroto'lqinli qurilmalar birinchi marta SSSRda Pulsar ilmiy tadqiqot instituti mutaxassislari V. V. Bachurin (kremniy qurilmalari) va V. Ya. Vaksemburg (galliy arsenid qurilmalari) tomonidan yaratilgan. Dyakonova V. P. (MPEI Smolensk filiali). Bu yuqori ish kuchlanishlari va toklariga (alohida 500-1000 V va 50-100 A gacha) ega bo'lgan maxsus tuzilmalarga ega kuchli kalitli (impulsli) dala effektli tranzistorlarni ishlab chiqish uchun maydon ochdi. Bunday qurilmalar ko'pincha past (5 V gacha) kuchlanish bilan boshqariladi, yuqori oqim qurilmalari uchun past darajadagi qarshilikka ega (0,01 Ō gacha), yuqori tiklik va qisqa (bir necha o'nlab ns) o'tish vaqti. Ularda strukturada tashuvchining to'planishi fenomeni va bipolyar tranzistorlarga xos bo'lgan to'yinganlik hodisasi yo'q. Shu sababli, yuqori quvvatli dala effektli tranzistorlar past va o'rta quvvatli elektronika sohasida yuqori quvvatli bipolyar tranzistorlarni muvaffaqiyatli almashtiradi.
So'nggi o'n yilliklarda xorijda mikroto'lqinli aloqa va radio kuzatuv qurilmalarida keng qo'llaniladigan yuqori harakatchan elektron tranzistorlar (HEM) texnologiyasi jadal rivojlanmoqda. HPE asosida ham gibrid, ham monolit mikroto'lqinli integral mikrosxemalar yaratiladi ( Ingliz)). HDET ishlashining markazida ikki o'lchovli elektron gaz yordamida kanalni boshqarish yotadi, uning maydoni hetero-bo'g'in va juda nozik dielektrik qatlamdan foydalanish tufayli darvoza kontakti ostida hosil bo'ladi - spacer.
Dala effektli tranzistorlarning qo'llanilishi
Ishlab chiqarishning muhim qismi hozirda dala effektli tranzistorlar CMOS tuzilmalarining bir qismi bo'lib, ular turli (p- va n-) turdagi o'tkazuvchanlik kanallariga ega bo'lgan dala effektli tranzistorlardan qurilgan va raqamli va analogli integral mikrosxemalarda keng qo'llaniladi.
Dala effektli tranzistorlar bazadan o'tadigan oqim bilan emas, balki maydon (darvozaga qo'llaniladigan kuchlanish) tomonidan boshqarilishi sababli (bipolyar tranzistorlarda bo'lgani kabi) dala effektli tranzistorlar kamroq energiya sarflaydi. ayniqsa, kutish va kuzatish qurilmalari sxemalarida, shuningdek, kam iste'mol va energiya tejash sxemalarida (uyqu rejimlarini amalga oshirish) muhim ahamiyatga ega.
Dala effektli tranzistorlar asosida qurilgan qurilmalarning ajoyib namunalari kvarts qo'l soati va masofadan boshqarish pultidir. masofaviy boshqarish televizor uchun. CMOS tuzilmalaridan foydalanish tufayli ushbu qurilmalar bir necha yil davomida ishlashi mumkin, chunki ular amalda energiya iste'mol qilmaydi.
Yuqori quvvatli dala effektli tranzistorlarni qo'llash sohalari jadal sur'atlar bilan rivojlanmoqda. Ularni radiouzatuvchi qurilmalarda qo'llash, chiqarilgan radio signallari spektrining tozaligini oshirish, shovqin darajasini pasaytirish va radio uzatgichlarning ishonchliligini oshirish imkonini beradi. IN quvvat elektronikasi asosiy kuchli dala effektli tranzistorlar kuchli bipolyar tranzistorlarni muvaffaqiyatli almashtiradi va almashtiradi. Quvvat konvertorlarida ular konversiya chastotasini 1-2 darajaga oshirish va energiya konvertorlarining o'lchamlari va og'irligini keskin kamaytirish imkonini beradi. Yuqori quvvatli qurilmalar tiristorlarni muvaffaqiyatli almashtirish uchun dala tomonidan boshqariladigan bipolyar tranzistorlardan (IGBT) foydalanadi. quvvat kuchaytirgichlarida audio chastotalar yuqori darajadagi HiFi va HiEnd yuqori quvvatli dala effektli tranzistorlari yuqori quvvatni muvaffaqiyatli almashtiradi elektron lampalar, chunki ular kichik chiziqli bo'lmagan va dinamik buzilishlarga ega.
Shuningdek qarang
Havolalar
Eslatmalar
| Passiv qattiq holat | Rezistor O'zgaruvchan qarshilik Trimmer qarshiligi Varistor kondensatori O'zgaruvchan kondansatör Trimmer kondansatör induktori Kvarts rezonatori Sug'urta Qayta tiklanadigan sug'urta Transformator |
|---|---|
| Faol qattiq holat | Diyot· LED · Fotodiod · yarimo'tkazgichli lazer ·
Shottki diodi· Zener diyot · Stabilistor · Varikap · Varicond · Diodli ko'prik ·
Ko'chki diodi ·
tunnel diodi ·
Gunn diodi Transistor · bipolyar tranzistor · Dala effektli tranzistor · CMOS tranzistori · birlashtiruvchi tranzistor fototransistor Kompozit tranzistor ballistik tranzistor Integratsiyalashgan sxema · Raqamli integral sxema · Analog integral mikrosxemalar Tiristor Triak dinistor memristor |
| Passiv vakuum | baretter |
| Faol vakuum va gaz chiqarish |
