Mi az a FET: FET: Mezőhatású tranzisztor:

FET, Field Effect Transistor, Tutorial Tartalmazza:
FET alapok FET specifikációk JFET MOSFET Dual gate MOSFET Power MOSFET MESFET / GaAs FET HEMT & PHEMT FinFET technológia

A Field Effect Transistor, FET az elektronikai ipar számos területén használt kulcsfontosságú elektronikus alkatrész.

A FET-et számos, diszkrét elektronikus alkatrészekből felépített áramkörben használják az RF-technológiától kezdve a teljesítményszabályozáson és az elektronikus kapcsoláson át az általános erősítésig.

A térhatású tranzisztor, FET fő felhasználási területe azonban az integrált áramkörökben van. Ebben az alkalmazásban a FET áramkörök sokkal kevesebb energiát fogyasztanak, mint a bipoláris tranzisztoros technológiát használó IC-k. Ez lehetővé teszi a nagyon nagy méretű integrált áramkörök működését. Bipoláris technológia alkalmazása esetén az energiafogyasztás nagyságrendekkel nagyobb lenne, és a termelt teljesítmény túl nagy lenne ahhoz, hogy az integrált áramkörből elvezethető legyen.

Amellett, hogy integrált áramkörökben használják, a térhatású tranzisztorok diszkrét változatai ólmozott elektronikus alkatrészként és felületre szerelt eszközként is kaphatók.

Mezőhatású tranzisztor, FET története

Mielőtt az első FET-ek megjelentek volna az elektronikai alkatrészek piacán, a koncepció már több éve ismert volt. Az ilyen típusú eszközök megvalósítása és működésbe hozása számos nehézségbe ütközött.

A térhatású tranzisztor néhány korai koncepcióját Lilienfield 1926-ban, Heil pedig 1935-ben egy másik tanulmányában vázolta fel.

A következő alapokat az 1940-es években a Bell Laboratoriesban helyezték el, ahol a félvezető kutatócsoportot hozták létre. Ez a csoport számos, a félvezetőkkel és a félvezető technológiával kapcsolatos területet vizsgált, amelyek közül az egyik egy olyan eszköz volt, amely modulálja a félvezetőcsatornában folyó áramot, ha elektromos mezőt helyezünk a csatorna közelébe.

Ezek a korai kísérletek során a kutatók nem tudták megvalósítani az ötletet, ezért egy másik ötlet felé fordultak, és végül a félvezető elektronikai alkatrész egy másik formáját találták fel: a bipoláris tranzisztort.

Ezt követően a félvezető-kutatás nagy része a bipoláris tranzisztor tökéletesítésére összpontosult, és a térhatású tranzisztor ötletét egy ideig nem vizsgálták teljes mértékben. Ma már a FET-eket nagyon széles körben használják, számos integrált áramkörben ők adják a fő aktív elemet. Ezek nélkül az elektronikai alkatrészek nélkül az elektronikai technológia egészen más lenne, mint amilyen most.

Mezőhatású tranzisztor – az alapok

A mezőhatású tranzisztor koncepciója azon az elképzelésen alapul, hogy egy közeli tárgy töltése képes a félvezető csatornán belül töltéseket vonzani. Lényegében elektromos térhatás segítségével működik – innen a neve.

A FET egy félvezető csatornából áll, amelynek mindkét végén elektródák vannak, amelyeket drain-nek és source-nak neveznek.

A kapunak nevezett vezérlő elektróda a csatorna közvetlen közelében helyezkedik el, így annak elektromos töltése képes befolyásolni a csatornát.

A FET kapuja ily módon szabályozza a forrásból a lefolyóba áramló hordozók (elektronok vagy lyukak) áramlását. Ezt a vezető csatorna méretének és alakjának szabályozásával teszi.

A félvezető csatorna, ahol az áramáramlás történik, lehet P-típusú vagy N-típusú. Ebből adódik a FET-ek két típusa vagy kategóriája, amelyeket P-csatornás és N-csatornás FET-eknek nevezünk.

Ezeken kívül még két további kategória létezik. A kapun lévő feszültség növelése vagy kimerítheti, vagy növelheti a csatornában rendelkezésre álló töltéshordozók számát. Ennek következtében léteznek fokozó üzemmódú FET-ek és kimerülő üzemmódú FET-ek.

Mivel a csatornában folyó áramot csak az elektromos mező szabályozza, az eszközt feszültséggel működtetettnek mondjuk, és nagy, általában sok megohm bemeneti impedanciával rendelkezik. Ez egyértelmű előny lehet a bipoláris tranzisztorral szemben, amely árammal működik és sokkal kisebb bemeneti impedanciával rendelkezik.

FET áramkörök

A mezőhatású tranzisztorokat széles körben használják az áramkörök minden formájában, a diszkrét elektronikus alkatrészeket tartalmazó áramkörökben használt áramköröktől az integrált áramkörökben alkalmazott áramkörökig.

Mivel a field effect tranzisztor egy feszültséggel működtetett eszköz, nem pedig egy árammal működő eszköz, mint a bipoláris tranzisztor, ez azt jelenti, hogy az áramkör néhány aspektusa nagyon eltérő: különösen az előfeszítési elrendezések. Az elektronikus áramkörök tervezése FET-ekkel azonban viszonylag egyszerű – csak egy kicsit más, mint a bipoláris tranzisztoroké.

A FET-eket használva olyan áramkörök tervezhetők, mint a feszültségerősítők, pufferek vagy áramkövetők, oszcillátorok, szűrők és sok más, és az áramkörök nagyon hasonlóak a bipoláris tranzisztorok, sőt a termionikus szelepek / vákuumcsövek áramköreihez. Érdekes módon a szelepek / csövek szintén feszültséggel működtetett eszközök, ezért áramköreik nagyon hasonlóak, még az előfeszítési elrendezések tekintetében is.

Mezőhatású tranzisztor típusok

A rendelkezésre álló különböző FET-típusokat sokféleképpen lehet meghatározni. A különböző típusok azt jelentik, hogy az elektronikus áramkörök tervezése során ki kell választani a megfelelő elektronikus alkatrészt az áramkörhöz. A megfelelő eszköz kiválasztásával az adott áramkör számára a legjobb teljesítmény érhető el.

A FET-ek többféleképpen is kategorizálhatók, de az alábbi fa-diagramon néhány fontosabb FET-típus áttekinthető.

A piacon sokféle FET-típus létezik, amelyeknek különböző nevei vannak. A főbb kategóriák közül néhányat az alábbiakban késleltetünk.

• Junction FET, JFET: A csomóponti FET vagy JFET egy fordított előfeszítésű diódás csomópontot használ a kapucsatlakozás biztosításához. A szerkezet egy félvezető csatornából áll, amely lehet N-típusú vagy P-típusú. Ezután egy félvezető diódát gyártanak a csatornára oly módon, hogy a diódán lévő feszültség befolyásolja a FET csatornát.

  Működés közben ez fordított előfeszítésű, és ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag el van szigetelve a csatornától – csak a dióda fordított árama folyhat a kettő között. A JFET a FET legalapvetőbb típusa, és az, amelyet először fejlesztettek ki. Azonban még mindig kiváló szolgálatot tesz az elektronika számos területén.

  További információ a következőkről: . . . junction field effect transistor, JFET.

• Insulated Gate FET / fémoxidos szilícium FET MOSFET: A MOSFET szigetelt réteget használ a kapu és a csatorna között. Ezt jellemzően a félvezető oxidrétegéből alakítják ki.

  Az IGFET elnevezés minden olyan FET-típusra utal, amely szigetelt kapuval rendelkezik. Az IGFET leggyakoribb formája a szilícium MOSFET – Metal Oxide Silicon FET. Itt a kapu a szilícium-oxidra helyezett fémrétegből áll, amely viszont a szilíciumcsatornán van. A MOSFET-eket széles körben használják az elektronika számos területén, különösen az integrált áramkörökben.

  Az IGFET / MOSFET kulcsfontosságú tényezője az a rendkívül magas kapu impedancia, amelyet ezek a FET-ek képesek biztosítani. Ez azt jelenti, hogy lesz egy kapcsolódó kapacitás, és ez csökkenti a bemeneti impedanciát, ahogy a frekvencia emelkedik.

  Bővebben . . . . Fémoxid-szilícium FET, MOSFET.

• Dupla kapus MOSFET: Ez a MOSFET egy speciális formája, amely két kapuval rendelkezik a csatorna mentén egymás után. Ez lehetővé tesz néhány jelentős teljesítményjavulást, különösen RF-en, az egykapus eszközökhöz képest.

  A MOSFET második kapuja további szigetelést biztosít a bemenet és a kimenet között, és ezen kívül olyan alkalmazásokban is használható, mint a keverés / szorzás.

  További információ . . . Dual Gate MOSFET.

• MESFET: A MEtal Silicon FET-et általában gallium-arzenid felhasználásával gyártják, és gyakran GaAs FET-nek nevezik. A GaAsFET-eket gyakran használják RF-alkalmazásokhoz, ahol nagy nyereségű, alacsony zajszintű teljesítményt tudnak nyújtani. A GaAsFET technológia egyik hátránya a nagyon kicsi kapuszerkezetből adódik, és ez nagyon érzékennyé teszi a statikus, ESD okozta károsodásra. Nagy körültekintéssel kell eljárni ezen eszközök kezelése során.

  Bővebben a következőkről . . . MESFET / GaAsFET.

• HEMT / PHEMT: A nagy elektronmobilitású tranzisztor és a pszeudomorf nagy elektronmobilitású tranzisztor az alapvető FET koncepció továbbfejlesztése, de a nagyon nagy frekvenciájú működés lehetővé tétele érdekében fejlesztették ki. Bár drágák, de nagyon magas frekvenciák és nagy teljesítményszintek elérését teszik lehetővé.

  Bővebben . . . . HEMT / PHEMT.

• FinFET: A FinFET technológiát mostanában használják az integrált áramkörökben, hogy a kisebb jellemzőméretek lehetővé tételével magasabb integrációs szinteket lehessen elérni. Mivel nagyobb sűrűségi szintekre van szükség, és egyre nehezebbé válik az egyre kisebb jellemzőméretek megvalósítása, a FinFET technológiát egyre szélesebb körben alkalmazzák.

  Bővebben . . . . FinFET.

• VMOS: VMOS szabvány a függőleges MOS-nak. Ez egy olyan FET-típus, amely függőleges áramáramlást használ a kapcsolási és áramvezetési teljesítmény javítása érdekében. A VMOS FET-eket széles körben használják a tápellátási alkalmazásokban.

Bár a szakirodalomban találkozhatunk a térhatású tranzisztorok néhány más típusával is, ezek a típusok gyakran egy adott technológia kereskedelmi nevei, és a fent felsorolt FET-típusok némelyikének változatai.

FET-specifikációk

Amellett, hogy egy adott típusú térhatású tranzisztort kell kiválasztani egy adott áramkörhöz, szükséges a különböző specifikációk megértése is. Így biztosítható, hogy a FET a kívánt teljesítményparamétereknek megfelelően működjön.

A FET specifikációk között minden szerepel, a megengedett maximális feszültségektől és áramoktól kezdve a kapacitási szinteken át a transzkonduktivitásig. Ezek mind szerepet játszanak annak meghatározásában, hogy egy adott FET alkalmas-e egy adott áramkörhöz vagy alkalmazáshoz.

A mezőhatású tranzisztorok technológiája számos olyan területen használható, ahol a bipoláris tranzisztorok kevésbé alkalmasak: mindegyik félvezető eszköznek megvannak a maga előnyei és hátrányai, és számos áramkörben nagyszerűen használható. A térhatású tranzisztornak nagyon magas a bemeneti impedanciája, és feszültségvezérelt eszköz, ami lehetővé teszi, hogy számos területen használják.

Még több elektronikus alkatrész:
ellenállások Kondenzátorok Induktorok Kvarckristályok Diódák Tranzisztor Fototranzisztor FET Memória típusok Tirisztor Csatlakozók RF csatlakozók Szelepek / csövek Akkumulátorok Kapcsolók Relék
Return to Components menu . . .