Co je to FET: Tranzistor s polním efektem:

FET, Field Effect Transistor, Tutorial Includes:
FET basics FET specs JFET MOSFET Dual gate MOSFET Power MOSFET MESFET / GaAs FET HEMT & PHEMT FinFET technology

The field effect transistor, FET is a key electronic component using within many areas of electronics industry.

FET se používá v mnoha obvodech zkonstruovaných z diskrétních elektronických součástek v oblastech od rádiových technologií přes řízení výkonu a elektronické spínání až po obecné zesilování.

Hlavní využití tranzistoru s polem, FET, je však v integrovaných obvodech. V tomto použití spotřebovávají obvody FET mnohem menší množství energie než integrované obvody využívající technologii bipolárních tranzistorů. To umožňuje provoz velmi rozsáhlých integrovaných obvodů. Pokud by byla použita bipolární technologie, byla by spotřeba energie řádově vyšší a generovaný výkon by byl příliš velký na to, aby mohl být odveden z integrovaného obvodu.

Kromě použití v integrovaných obvodech jsou k dispozici diskrétní verze tranzistorů s polním efektem jako olověné elektronické součástky a také jako zařízení pro povrchovou montáž.

Tranzistor s polem, historie FET

Před uvedením prvních FET na trh elektronických součástek byl tento koncept znám již řadu let. Při realizaci tohoto typu zařízení a jeho zprovoznění se vyskytlo mnoho obtíží.

Některé z prvních koncepcí tranzistoru s polem byly nastíněny v článku Lilienfielda z roku 1926 a v dalším článku Heila z roku 1935.

Další základy byly položeny v průběhu 40. let 20. století v Bellových laboratořích, kde byla založena výzkumná skupina pro polovodiče. Tato skupina zkoumala řadu oblastí týkajících se polovodičů a polovodičové technologie, přičemž jednou z nich bylo zařízení, které by modulovalo proud tekoucí v polovodičovém kanálu koupí přiložení elektrického pole do jeho blízkosti.

Při těchto prvních pokusech se výzkumníkům nepodařilo myšlenku uskutečnit, a tak se obrátili k jinému nápadu a nakonec vynalezli jinou formu polovodičové elektronické součástky: bipolární tranzistor.

Poté se většina polovodičového výzkumu soustředila na zdokonalení bipolárního tranzistoru a myšlenka na tranzistor s efektem pole nebyla nějakou dobu plně prozkoumána. Nyní jsou tranzistory FET velmi rozšířené a představují hlavní aktivní prvek v mnoha integrovaných obvodech. Bez těchto elektronických součástek by technologie elektroniky vypadala úplně jinak než nyní.

Tranzistor s polem – základy

Koncepce tranzistoru s polem je založena na tom, že náboj na blízkém objektu může přitahovat náboje v polovodičovém kanálu. V podstatě funguje pomocí efektu elektrického pole – odtud název.

FET se skládá z polovodičového kanálu s elektrodami na obou koncích označovanými jako drain a source.

V těsné blízkosti kanálu je umístěna řídicí elektroda zvaná gate, takže její elektrický náboj je schopen ovlivňovat kanál.

Tímto způsobem hradlo FET řídí tok nosičů (elektronů nebo děr) proudících od zdroje ke spoji. Dělá to tak, že řídí velikost a tvar vodivého kanálu.

Polovodičový kanál, v němž dochází k toku proudu, může být buď typu P, nebo typu N.

. Z toho vyplývají dva typy nebo kategorie FET známé jako FET s P-kanálem a FET s N-kanálem.

Kromě toho existují další dvě kategorie. Zvýšením napětí na hradle lze buď vyčerpat, nebo zvýšit počet nosičů náboje dostupných v kanálu. V důsledku toho existují FETy se zesilovacím režimem a FETy s vyčerpávajícím režimem.

Protože je to pouze elektrické pole, které řídí proud tekoucí v kanálu, říká se, že zařízení je napěťově řízené a má vysokou vstupní impedanci, obvykle mnoho megaohmů. To může být výrazná výhoda oproti bipolárnímu tranzistoru, který je řízen proudem a má mnohem nižší vstupní impedanci.

Obvody FET

Přechodové tranzistory s polem se široce používají ve všech formách obvodů od těch, které se používají v obvodech s diskrétními elektronickými součástkami, až po ty, které se používají v integrovaných obvodech.

Jelikož tranzistor s polem je zařízení ovládané napětím, nikoliv proudem jako bipolární tranzistor, znamená to, že některé aspekty obvodu jsou velmi odlišné: zejména uspořádání předpětí. Nicméně návrh elektronických obvodů s FET je poměrně snadný – je jen trochu jiný než při použití bipolárních tranzistorů.

Při použití FET lze navrhovat obvody, jako jsou napěťové zesilovače, vyrovnávací paměti nebo proudové sledovače, oscilátory, filtry a mnoho dalších, přičemž obvody jsou velmi podobné obvodům pro bipolární tranzistory a dokonce i termionické ventily / elektronky. Zajímavé je, že ventily / elektronky jsou také napěťově řízená zařízení, a proto jsou jejich obvody velmi podobné, dokonce i z hlediska uspořádání předpětí.

Typy tranzistorů s polem

Existuje mnoho způsobů, jak definovat různé typy FET, které jsou k dispozici. Různé typy znamenají, že při návrhu elektronického obvodu dochází k výběru správné elektronické součástky pro daný obvod. Výběrem správného zařízení je možné dosáhnout nejlepšího výkonu pro daný obvod.

FETy lze kategorizovat mnoha způsoby, ale některé hlavní typy FETů lze zahrnout do níže uvedeného stromového diagramu.

Na trhu existuje mnoho různých typů FET, pro které existují různé názvy. Některé z hlavních kategorií jsou níže uvedeny se zpožděním.

• Přechodový FET, JFET: Přechodový FET neboli JFET používá k zajištění spojení hradla zpětně vychýlený diodový přechod. Struktura se skládá z polovodičového kanálu, který může být buď typu N, nebo typu P. Na kanálu je pak zhotovena polovodičová dioda tak, aby napětí na diodě ovlivňovalo kanál FET.

  V provozu je tato dioda reverzně zkreslená, což znamená, že je účinně izolovaná od kanálu – mezi nimi může protékat pouze reverzní proud diody. JFET je nejzákladnější typ FET, který byl vyvinut jako první. Stále však poskytuje vynikající služby v mnoha oblastech elektroniky.

  Přečtěte si více o … … tranzistoru s přechodovým polem, JFET.

• Insulated Gate FET / Metal Oxide Silicon FET MOSFET: MOSFET používá izolovanou vrstvu mezi hradlem a kanálem. Ta je obvykle tvořena vrstvou oxidu polovodiče.

  Název IGFET označuje jakýkoli typ FET, který má izolované hradlo. Nejběžnější formou IGFET je křemíkový MOSFET – Metal Oxide Silicon FET. Zde je hradlo tvořeno vrstvou kovu usazenou na oxidu křemíku, který je zase na křemíkovém kanálu. MOSFETy se hojně používají v mnoha oblastech elektroniky a zejména v integrovaných obvodech.

  Klíčovým faktorem IGFET / MOSFET je mimořádně vysoká impedance hradla, kterou jsou tyto FETy schopny poskytnout. To znamená, že bude existovat přidružená kapacita a ta bude snižovat vstupní impedanci s rostoucí frekvencí.

  Přečtěte si více o … . Metal Oxide Silicon FET, MOSFET.

• Dvojité hradlo MOSFET: Jedná se o specializovanou formu tranzistoru MOSFET, který má dvě brány v sérii podél kanálu. To umožňuje ve srovnání se zařízeními s jedním hradlem dosáhnout určitého výrazného zlepšení výkonu, zejména v oblasti VF.

  Druhé hradlo tranzistoru MOSFET zajišťuje dodatečnou izolaci mezi vstupem a výstupem a kromě toho jej lze použít v aplikacích, jako je směšování / násobení.

  Přečtěte si více o …. MOSFET s dvojitým hradlem.

• MESFET: MEtal Silicon FET se obvykle vyrábí s použitím arsenidu galia a často se označuje jako GaAs FET. GaAsFET se často používají pro VF aplikace, kde mohou poskytovat vysoký zisk s nízkým šumem. Jednou z nevýhod technologie GaAsFET je velmi malá struktura hradla, a proto je velmi citlivá na poškození statickou elektřinou, ESD. Při manipulaci s těmito zařízeními je třeba dbát velké opatrnosti.

  Přečtěte si více o … . MESFET / GaAsFET.

• HEMT / PHEMT: Tranzistor s vysokou pohyblivostí elektronů a pseudomorfní tranzistor s vysokou pohyblivostí elektronů jsou vyvinuty na základě základní koncepce FET, ale vyvinuty tak, aby umožňovaly provoz na velmi vysokých frekvencích. Jsou sice drahé, ale umožňují dosáhnout velmi vysokých frekvencí a vysokého výkonu.

  Přečtěte si více o … . HEMT / PHEMT.

• FinFET: Technologie FinFET se nyní používá v integrovaných obvodech, aby bylo možné dosáhnout vyšší úrovně integrace tím, že umožňuje menší velikost prvků. Vzhledem k tomu, že je zapotřebí vyšší úrovně hustoty a je stále obtížnější realizovat stále menší velikosti prvků, technologie FinFET se používá stále častěji.

  Přečtěte si více o … . FinFET.

• VMOS: VMOS standard pro vertikální MOS. Jedná se o typ FET, který využívá vertikální tok proudu ke zlepšení spínacího a proudového výkonu. FETy VMOS se široce používají pro výkonové aplikace.

Přestože se v literatuře lze setkat s některými dalšími typy tranzistorů s polem, často se jedná o obchodní názvy pro určitou technologii a jsou to varianty některých výše uvedených typů FET.

Specifikace FET

Kromě výběru konkrétního typu tranzistoru s polem pro daný obvod je také nutné porozumět různým specifikacím. Tímto způsobem je možné zajistit, že FET bude pracovat v souladu s požadovanými výkonnostními parametry.

Specifikace FET zahrnují vše od maximálních přípustných napětí a proudů až po úroveň kapacity a transvodivosti. To vše hraje roli při určování, zda je konkrétní FET vhodný pro daný obvod nebo aplikaci.

Technologii tranzistorů s polem vlivu lze použít v řadě oblastí, kde bipolární tranzistory nejsou tak vhodné: každá z těchto polovodičových součástek má své výhody a nevýhody a lze je s velkým úspěchem použít v mnoha obvodech. Polní tranzistor má velmi vysokou vstupní impedanci a je napěťově řízeným zařízením, což mu otevírá možnosti využití v mnoha oblastech.

Další elektronické součástky:
Rezistory Kondenzátory Induktory Křemenné krystaly Diody Tranzistor Fototranzistor FET Typy pamětí Tyristor Konektory VF konektory Ventily / elektronky Baterie Spínače Relé
Zpět na nabídku součástek . . .