Ключи на полевых транзисторах Полевые транзисторы предназначены для мощных вч схемных применений.

Обозначения:

НО п-тип НО р-тип

НЗ п-тип НЗ р-тип

Существуют два основных типа ПТ: с затвором в виде р-п- перехода и с затвором в виде перехода металл-полупроводник (МП, например, с диодами Шотки). Принцип работы ПТ: в управлении толщиной проводящего слоя канала между истоком и стоком при помощи поля, изменяющего ширину ОПЗ диода затвора.

Канал и сам транзистор располагаются в пленке полупроводника (эпитаксиальной), лежащей на полуизолирующей (-типа) или изолирующей подложке (сапфир или окисел кремния).

ПТ с p-n- переходом.

НО НЗ

n⁺ p n⁺ n^{+ p}p n⁺

n n

 

I_C U_З=0 В I_C U_З=0,4 В

-0,1 0,3

-0,4 0,1

U_СИ U_СИ

I_C I_C

-U_пор U_ЗИ U_пор 1 В U_ЗИ

Основные выражения:

пороговое напряжение U_пор и напряжение отсечки канала U_P

! Во избежание инжекции р-п- перехода входное напряжение на затворе не должно превышать 1 В! контактная разность потенциалов в типовых переходах таких структур составляет примерно 0,5 В.

Выражение для ВАХ транзистора в пологой области аппроксимируется почти как для МДП - транзистора:

Здесь a – толщина канала. Для контроля носителей в канале необходимо выполнение условия:

L_K / a > 1.

Концентрация примеси в подложке – примерно 510¹⁷см^-3,

Минимальная длина канала L_Kmin  0.1 мкм,

что дает диапазон частот до f_T= 100 Ггц.

ПТ с затвором МП (Шотки).

I_C без затвора

n n U_З=0

U_C

a n b

-U_З без затвора

U_З=0

U_З<0

n

Отрицательное смещение на затворе увеличивает ОПЗ, канал сужается. Транзистор предназначен для мощных ВЧ схем:

При длине канала 1 мкм и толщине канала а=0,2 мкм величина погонного тока составляет I_max  3 A/см !

Топологически мощные транзисторы выполняют в виде меандров, многоканальных структур.

Эти приборы отличаются высокой температурной стабильностью (отрицательный температурный коэффициент).

Эмпирические соотношения для расчета ВАХ:

U_пор=U_B -U_P, U_B = _KДШ

НО

При U_P > U_B  HO транзистор, U_пор < 0,

U_P < U_B  НЗ транзистор, U_пор > 0. U=0

I_вх 1 ма НЗ

-3 -2 -1

I_обр 2-4нА 0,8 В U_ЗИ

Логика на нормально закрытых транзисторах:

(А+В)

Применяют в основном схемы с активной нагрузкой:

«0» «1»

U_лог = 0,6 В