Princip činnosti tranzistoru je zjednodušen

Mikroprocesory zdomácněly natolik, že nás jejich konstrukce a provoz přestaly zajímat. Mezitím jsou procesy probíhající v mikrokosmu nesmírně zábavné a zajímavé.

Cesta do světa polovodičů slibuje, že bude vzrušující a naučná a začneme ji tranzistory (a principy jejich fungování), které jsou základem každého moderního mikroprocesoru.

Princip činnosti tranzistoru

Tradiční planární tranzistor se skládá z malého křemíkového plátku obohaceného o dopant typu p, nazývaný substrát. V substrátu se vytvoří dvě dotované oblasti obohacené nečistotou typu n. Jedna taková oblast se nazývá jímka a druhá se nazývá zdroj. Na hranici n-p oblastí dochází k velmi zajímavým fyzikálním procesům: v důsledku všudypřítomné difúze přeskakují hraniční elektrony z n-oblastí do p-oblasti bohaté na volné díry. Aniž by udělal byť jen pár kroků, elektron „spadne“ do první díry, na kterou na své cestě narazí. Pokud se mu podaří odtud vyskočit, je okamžitě zajat další volnou dírou (a v p-oblasti je spousta volných děr). Některé z těchto děr se pod tlakem difúzních okolností odtrhnou od svých domovů a emigrují do n-oblasti, kde na ně již čeká dav „hladových“ elektronů a po krátké rekombinaci zde žádné díry ani elektrony nejsou. zde vlevo (elektrony samozřejmě nikam nezmizí, ale jakmile se dostanou do děr, ztratí pohyblivost a přestanou být volné).

Na hranicích n-p oblastí se tedy vytváří zóna vyčerpání, ve které nejsou žádné nosiče náboje, a proto je tok proudu mezi zdrojem a kolektorem nemožný. Aby tranzistor nesl náboj, museli konstruktéři přidat třetí elektrodu – hradlo. Na rozdíl od konstrukce bipolárních tranzistorů, které věrně slouží v domácím vybavení domácností již od osmdesátých let, není hradlo elektricky spojeno s p-oblastí a je od ní odděleno tenkou vrstvou izolantu (nejčastěji oxidu křemíku). Přenos náboje není řízen elektrickým proudem, ale elektromagnetickým polem. Když je na bránu aplikován kladný potenciál, elektromagnetické pole, které vytváří, přemístí díry hluboko do substrátu a vtáhne elektrony z okolních n-oblastí do vrstvy vyčerpání. Po krátké době se prostor mezi n-oblastmi nasytí volnými nosiči náboje, v důsledku čehož se v hradlové oblasti vytvoří nasycený kanál, schopný nerušeně vést elektrický proud. Tento stav tranzistoru se běžně nazývá otevřený. Když potenciál na bráně zmizí, kanál se rychle ucpe dírami přicházejícími z p-vrstvy. Elektrony padají do děr a vodivost kanálu začne katastrofálně klesat. Nakonec je kanál zničen a tranzistor přejde do vypnutého (uzamčeného) stavu.

Perspektivy použití tranzistorů

Rychlost planárních tranzistorů je velmi vysoká, ale stále není neomezená. Nejlepší vzorky ze vzorku 2000 pracovaly při frekvencích až 1,2 THz (připomeňme, že jeden tera-hertz se rovná 1012 Hz). Pokrok je však rychlý a moderní tranzistory celkem s jistotou vydrží frekvence 2,63 THz! Jak bylo dosaženo tak působivých vylepšení? Abychom na tuto otázku odpověděli, podívejme se nejprve na hlavní nevýhody konvenčního planárního tranzistoru.

Obr. 1
Fotografie tranzistoru určeného pro použití v procesní technologii 90 nm. Jak můžete vidět, v tomto případě bude šířka brány pouze 50 nm

Pozorujeme-li tranzistor pomocí osciloskopu, můžeme si všimnout, že k jeho uzavření nedochází hned po zániku potenciálu na hradle, ale až po nějaké době. To je vysvětleno skutečností, že kanál nasycený elektrony se nemůže okamžitě „rozpustit“ a dokud nebude proces rekombinace zcela dokončen, bude mezi elektrodami tranzistoru nadále proudit parazitní proud. tzv. Off-state Leakage.

Pro dosažení vyšší spínací rychlosti tranzistoru můžeme buď zvýšit provozní napětí, nebo snížit tloušťku substrátu. Jak víme ze školního kurzu fyziky, proud je přímo úměrný aplikovanému napětí, a proto čím vyšší napětí aplikujeme, tím více volných nosičů je zapotřebí k jeho pohybu a tím rychleji se parazitní kanál „rozpouští“. .“ Samozřejmě, že zvýšení napájecího napětí vede k nevyhnutelnému zvýšení výkonu rozptýleného tranzistorem a způsobuje řadu dalších nepříjemných fyzikálních jevů.

Po zvážení pro a proti se inženýři z Intelu rozhodli jít jinou cestou. Ponechali provozní napětí na pokoji (přesněji řečeno, dokonce ho snížili z 0,85 na 0,8-0,75 V), cíleným intelektuálním útokem snížili tloušťku p-kanálu na rozumné fyzické minimum. Pokud byly dříve dopované oblasti odtoku a zdroje uloženy přímo na substrátu samotném, obohaceném o akceptorovou nečistotu, pak byly tranzistory nové generace odděleny od substrátu vrstvou oxidu křemíku, který hrál roli izolátoru. Parazitní náboj, který se převážně hromadí na hranici p- a n-oblastí, je nyní nucen přijmout skutečnost, že plocha jeho držení se výrazně zmenšila, což znamená, že se snížil i samotný náboj!

Obr. 2
SOI tranzistor (nahoře) a DST tranzistor (dole). U DST je oxidový film přitlačen těsně k substrátu

Podle Intelu technologie Silicon On Insulator (SOI) zvyšuje výkon tranzistorů přibližně o 25 % a – což je nejdůležitější – nevyžaduje výrazné změny ve výrobním procesu. Další vývoj této myšlenky vedl k vytvoření tranzistoru DST (Depleted Substrate Transistor), který je přitlačen těsně k substrátu a má rekordně úzkou šířku kanálu.

Bohužel za zmenšení šířky saturovaného kanálu musíte zaplatit zvýšením jeho odporu, to znamená, že pro dosažení dobrého výkonu je nutné zvýšit provozní napětí. Přísloví „jednu věc léčíme, druhou ochromujeme“ zde skutečně platí. Protože nechtěli zvýšit provozní napětí, konstruktéři začali hledat jiné způsoby, jak tento problém obejít, a hádejte co, našli je! Řešení se ukázalo jako jednoduché, jako všechno důmyslné: pouhým zvýšením výšky oblastí dotovaného zdroje/odvodu bylo možné snížit odpor nasyceného kanálu na 30 %.

Obr. 3
Běžný SOI tranzistor (nahoře) a SOI tranzistor se zvýšenou dotovanou výškou (dole)

Pravděpodobně jste si všimli, že oblast hradla na výše uvedeném obrázku je znázorněna jako „zapuštěná“ uvnitř tranzistoru, zatímco dříve se hradlo nacházelo na horním okraji dopovaných oblastí. Zvýšení výšky dotovaných oblastí bez úpravy polohy hradla vede k vytvoření jakéhosi „suterénu“, do kterého proudí otvory, vytlačené elektromagnetickým polem hradla z oblasti kanálu. Obrazně řečeno, bahno se usadí na dně kanálu a za určitých okolností vyletí nahoru, v důsledku čehož se tranzistor chová úplně jinak, než bylo zamýšleno. Protože stav „spodní vrstvy“ silně závisí na typu a typu předchozích operací s kanálem, stává se chování tranzistoru prakticky nekontrolovatelné. Spuštěním závěrky dolů konstruktéři zajistili, že spodní oblast kanálu začala být zcela „omývána“ elektromagnetickým polem závěrky, takže nabité částice byly během procesu otevírání/zavírání tranzistoru zcela absorbovány.

Mimochodem, když už se bavíme o procesech otevírání/zavírání tranzistoru, bylo by užitečné si připomenout škodlivé účinky tvrdého záření. Vysokoenergetické kosmické záření (stejně jako notoricky známé záření) proniká hluboko do substrátu a sráží se s atomy krystalové mřížky. Pokud je náraz dostatečně silný na to, aby vyrazil valenční elektrony z jejich oprávněných orbitalů, vytvoří se v tranzistoru určité množství volných nosičů náboje, které vytvoří nasycený kanál na krátkou dobu a bez ohledu na stav brány , tranzistor se otevře. Falešné otevření tranzistorů má extrémně negativní dopad na stabilitu a spolehlivost počítačového systému.

Tenká vrstva izolantu oddělující dopované oblasti SOI tranzistoru od substrátu se ukazuje jako nepřekonatelná bariéra pro všechny ionizované částice generované zářením nebo kosmickým zářením, a proto se takový tranzistor ukazuje jako odolnější vůči tvrdému záření než jeho předky. Samozřejmě, pokud gama kvantum zasáhne oblast mezi kolektorem a zdrojem, tranzistor se stále otevře. Pravděpodobnost takové události je však extrémně nízká.

Další dramatické zlepšení u nové generace tranzistorů se týká mnohonásobného snížení svodového proudu v oblasti hradla (nezaměňovat s již probraným svodovým proudem mezi zdrojem a kolektorem). Doposud se jako izolant oddělující hradlo od nasyceného kanálu používal nejtenčí film oxidu křemíku o tloušťce pouhých 0,8 nm (pro srovnání: velikost samotných tranzistorů předchozí generace byla 30 nm). Takto tenký film byl zvolen z nějakého důvodu a hlavním cílem vývojářů nebyly ani rozměry tranzistoru, ale snížení provozního napětí.

Čím tenčí je dielektrická vrstva mezi hradlem a kanálem, tím menší napětí je potřeba k jejímu obohacení (kanálu). Aniž bychom se ponořili do džungle fyzikálních zákonů, které řídí všechny aspekty tohoto složitého procesu, řekneme pouze, že brána a obohacený kanál jsou desky plochého kondenzátoru, jehož kapacita přímo závisí na průniku dielektrika a geometrii izolátoru. . Čím větší je kapacita, tím více náboje se akumuluje v obohaceném kanálu, proto se při stejném použitém napětí vytvoří větší proud. Se zmenšující se tloušťkou izolantu se zvyšuje kapacita kondenzátoru, ale s ní roste i svodový proud. V důsledku toho se odpor mezi dotovanými oblastmi a hradlem prudce snižuje, a to je kategoricky nepřijatelné (tranzistory s efektem pole se od bipolárních tranzistorů liší tím, že mají vysoký odpor mezi kolektorem/zdrojem a hradlem, což je činí výhodnými pro použití v přepínacím režimu). Podle poctivého přiznání předních specialistů Intelu není ve světě mikronových velikostí oxid křemíku tím nejvhodnějším izolantem a své možnosti již vyčerpal.

Samozřejmě existují lepší izolanty, ale nanesení submikronového filmu izolantu na křemíkový plátek způsobem, který splňuje všechny požadavky technologického zpracovatele, je mnohem obtížnější než protažení lana očkem jehly a vývoj taková technika vyžaduje obrovské psychické, fyzické a finanční náklady. Není divu, že tvůrci tranzistoru stáhli dráty z oxidu křemíku do důchodu, jakmile mohli. Ale nastal zlom: Intel oznámil vytvoření tranzistorů na bázi oxidu strontnatého, jehož dielektrická konstanta je 6,4krát vyšší než u oxidu křemíku. Ve své hotové podobě vypadá řešení společnosti směšně jednoduše: zpočátku je na křemíkový povrch nanesen chlorid strontnatý (ZrCl).₄), a poté na něj nasměrujte proud obyčejné vodní páry. Vlivem vysoké teploty dochází k dislokaci molekul obou látek a vzniklé vodíkové ionty jsou zachyceny ionty chlóru. Ionty stroncia se zase spojují s kyslíkem a vytvářejí tolik potřebný oxid. Pokud však nebudou přijata žádná opatření k okamžitému odstranění chlorovodíku z reakční zóny, dojde u oxidu k opačnému procesu – vlivem kyseliny chlorovodíkové se opět změní na chlorid!

Obr. 4
Hromadění bahna v oblasti přirozeného kanálu (nahoře) lze zabránit spuštěním brány dolů (dole)

Přechod na oxid strontnatý umožňuje výrazně zvýšit tloušťku dielektrika a současně snížit provozní napětí. Zejména šestiapůlnásobným zvětšením tloušťky dielektrika získáme přesně stejnou kapacitu jako oxid křemíku 0,8 nm, ale svodový proud se sníží přibližně desettisíckrát!

Konečně, v procesu jejich evoluce se tranzistory neustále zmenšovaly, což na jedné straně snižovalo spotřebu proudu a na druhé straně zvyšovalo jejich výkon. Všechno je logické: čím menší je objem dotovaných oblastí, tím vyšší je jejich reaktivita a čím blíže jsou tyto oblasti u sebe, tím kratší dobu trvá, než proud projde nasyceným kanálem.

Obr. 5
Tvorba chloridu strontnatého na povrchu křemíkového plátku

Již v prosinci 2000 Intel oznámil vytvoření tranzistoru s délkou kanálu 30 nm, v červnu 2001 byl vytvořen tranzistor s délkou kanálu 20 nm a již v prosinci téhož roku se společnosti podařilo dosáhnout bariéra 15 nm. Bohužel průmyslový vývoj nových technologií jde pomalu a dodnes všechny tyto tranzistory existují pouze v experimentálních vzorcích. Dlouho očekávané představení 90nm procesní technologie by mělo být konečně dokončeno letos. Bude používat tranzistory s hradly pouze 50 nm. Společnost plánuje zahájit jejich sériové použití někdy v roce 2005.

Tranzistory budoucnosti

Výzkum provedený společností Intel ukázal, že při překonání bariéry 30 nm se svodový proud hradla prudce zvýší a další zmenšování rozměrů planárních tranzistorů naráží na nepřekonatelná fyzikální omezení. Zdá se, že planární technologie dosáhla svého limitu a tranzistory budoucnosti budou muset růst nejen do hloubky, ale i do šířky!

A první krok k vytvoření trojrozměrných tranzistorů již byl učiněn. V září 2002 Intel oznámil vytvoření tranzistorů s trojitou branou, které se podobaly vyvýšené horizontální rovině se svislými stěnami. Protože se povrch brány mnohonásobně zvětšil (a při vysokých frekvencích je proud vždy vytlačen z hloubek vodiče a šíří se hlavně po jeho povrchu), měrná hustota proudu se výrazně snížila, což znamená, že poklesly také parazitní úniky.

Změny se dotkly i geometrie dalších dvou elektrod tranzistoru. Pro usnadnění pohybu proudu po plochách zdroje a svodu byla výrazně zvýšena jejich výška. Nyní má elektřina možnost šířit se nejen po „střeše“, ale také po bočních stěnách tohoto improvizovaného „mrakodrapu“. Je třeba poznamenat, že toto opatření nejen snižuje tepelný výkon rozptýlený tranzistorem, ale také snižuje minimální proud potřebný pro provoz tranzistoru.

Obr. 6
Dvoukanálový 3D trojitý hradlový tranzistor

Další důležitá okolnost: tranzistory nové generace nejsou postaveny na izolátoru (jak tomu bylo u tranzistorů S0I), ale na ultratenké vrstvě zcela ochuzeného křemíku, což zajišťuje ještě větší snížení svodového proudu a umožňuje spínání tranzistoru rychlejší i při výrazně nižším napájecím napětí.

Technologie triple gate tedy umožňuje vytvářet ultra-malé tranzistory, které poskytují ještě větší výkon a nižší spotřebu energie. Navíc výroba trojrozměrných tranzistorů je docela schopná stávajících litografických procesů, to znamená, že není třeba stavět novou továrnu původně zaměřenou na jejich výrobu.

Další výhodou trojrozměrné architektury je možnost vytváření vícekanálových tranzistorů, z nichž jedna brána obsluhuje mnoho elektrod současně. Řízením průchodu proudu mezi několika páry zdroj/odvod umožňuje takový tranzistor vytvořit jedním tahem mnoho nasycených kanálů, které rovnoměrně rozdělují proud, který jimi prochází. Vícekanálová architektura zjednodušuje úkol hustšího balení tranzistorů na čip a zvyšuje propustnost každého z nich.

1. Časopis Chip 09/2003

Názory čtenářů

• Vladimír / 21.07.2014 – 00:26 to vasily: O tom samém jako o chloridu strontnatém se píše v odstavci č. 14 tohoto článku.
• vasily / 03.02.2013. 06. 12 — 4:10 Andrey, prosím, řekni mi, jak napsat 12 až XNUMX ve XNUMX znacích?
• Neha / 16.06.2012. 01. 15 — XNUMX:XNUMX Možná tluču mrtvého koně, ale děkuji, že jsi to dal!
• Arkady / 04.11.2011 – 10:38 Stroncium je Sr a Zr je zirkonium
• Arkady / 04.11.2011 – 10:37 chlorid strontnatý – SrCl2
• Andrey / 13.07.2011/14/55 – 2000:1,2 “Vyhlídky pro použití tranzistorů Výkon planárních tranzistorů je velmi vysoký, ale stále není neomezený. Nejlepší vzorky ze vzorku 1012 pracovaly při frekvencích až 1 THz (připomeňme, že jeden tera-hertz se rovná 1 Hz). „Autore, podívej se, čemu se rovná terahertz (pro referenci: 1000 kilohertz (1 kHz) = 1 Hz, 1 megahertz (000 MHz) = 000 1 1 Hz, 1 gigahertz (000 GHz) = 000 000 1 1 Hz a nakonec 1 000 000 Hz (000 THz) = 000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX Hz Naučte se svou knihu ABC!
• Yuri / 23.03.2011. 05. 47 – XNUMX:XNUMX děkuji
• Sergey / 17.09.2009/09/30 – XNUMX:XNUMX děkuji

Polovodičová zařízení (SD) jsou navržena pro převod elektrických parametrů proudu, napětí a výkonu. Široká třída zařízení sdílí společný princip fungování. Je založena na využití vlastností materiálů, ze kterých jsou vytvořeny. Polovodiče se vyznačují svou náchylností k vnějším faktorům: teplotě, tlaku, záření a dalším vlivům.

Dále se podíváme na to, jak funguje tranzistor s efektem pole (FET), což je jedno takové zařízení. Popíšeme si také druhy, proč a kde se používá.

Viz též:
Firmy poskytující elektroinstalační práce

Co je to tranzistor s efektem pole?

Tento prvek elektrického obvodu, který je vyroben z polovodičových materiálů, plní funkci klíče. Zařízení je plně ovladatelné, čehož je dosaženo generovaným napětím pole. Bipolární tranzistory využívají proud k regulaci parametrů a charakteristik. V praktickém smyslu je to hlavní rozdíl mezi těmito dvěma typy zařízení PP. Chcete-li pochopit, co je tranzistor s efektem pole, pomůže vám jeho konstrukce a princip fungování.

Proud v polovodičích vzniká v důsledku usměrněného pohybu elektronů nebo děr. Ty mají absolutně stejnou hodnotu, ale kladný náboj, zanechaný negativní elementární částicí, která opustila meziatomovou vazbu. V PT je proces prováděn pouze jedním typem média. Který z nich je předem určen typem kanálu: n nebo p. Proto se tranzistor s efektem pole také nazývá unipolární (Unipolární, z latinského slova „unis“ nebo jeden). Tyto dva typy vedení se liší mechanismem.

• Zařízení s ovládacím pn přechodem.
• Izolované hradlové tranzistory.

Konstrukce obsahuje 3 (výjimečně 4) výstupy:

1. Zdroj, ze kterého se začnou pohybovat nosiče náboje. U bipolárního tranzistoru (BT) tuto roli hraje emitor.
2. Odtok přijímá průtoky, podobně jako kolektor v BT.
3. Brána je řídicí elektroda. Když se na něj přivede napětí vzhledem ke zdroji, vytvoří se elektrické pole s polaritou odpovídající typu kanálu. V lampách je analogií mřížka a v BT je to základna.

Viz také:
Konstrukce tranzistoru – co to je, zařízení, princip činnosti, typy

K čemu se používá tranzistor s efektem pole?

Dotyčné zařízení je široce používáno ve starších i moderních obvodech. PT spotřebovává mnohem méně energie ve srovnání s BT. Důvodem je řízení pole, nikoli řízení proudu. Na bránu je přivedeno napětí o určité velikosti. Tato vlastnost je relevantní pro čekání, sledovací zařízení, která implementují režim spánku a nízkou spotřebu. Tranzistory s efektem pole se úspěšně používají při výrobě ovládacích panelů pro televizory a náramkové hodinky. Struktury CMOS tak umožňují zařízením fungovat roky na malých bateriích nebo dobíjecích bateriích.

V moderních rádiových zařízeních je PT účinnou náhradou za bipolární tranzistor. Je možné zvýšit frekvenci nosného signálu vysílačů při zajištění odolnosti proti rušení. Nízký odpor je vhodný pro vytváření zesilovačů zvuku.

Viz také:
Mosfet – jaký je to tranzistor: struktura, typy, princip činnosti, výhody

Principy činnosti tranzistorů s efektem pole v elektronických obvodech: zjednodušená informace

Ve fázi zesílení signálu je PT umístěn jedním ze tří hlavních způsobů.

Jedná se o obvody pro připojení tranzistorů s efektem pole se společnými:

• zdroj (OS);
• odtok (OS);
• závěrka (OZ).

Zařízení tranzistoru s efektem pole, který funguje jako klíč, je přirovnáno k rukojeti vodovodního kohoutku. Je možné nejen blokovat průtok, ale také regulovat tlakovou sílu na tenký proud. Mezi sběrač a zdroj stejnosměrného proudu je přivedeno hlavní napětí s konstantní hodnotou. Tato oblast se nazývá kanál, vyrobený ve formě polovodiče se strukturou:

• n-typ, ve kterém převládající náboje jsou elektrony;
• typu p, kde je nadměrný počet kladných otvorů.

Oblast mezi odtokem a zdrojem je ovlivněna vnějším potenciálem. Jinými slovy, na bránu je aplikována energie elektrického pole, která mění odpor vnitřního polovodičového přechodu. Ovlivňuje velikost proudu ve výstupním obvodu.

Popis videa

O principech fungování zařízení – v tomto videu:

Schémata pro různé zapojení tranzistorů s efektem pole a jejich typ předem poskytují „scénář“ činnosti. To je realizováno třemi způsoby, podobně jako u napájení, ale ovládání bude jiné. V bipolárním tranzistoru je prováděn proudem báze a v PT nábojem hradla.

Provozní režimy tranzistoru s efektem pole

Tranzistory s efektem pole, stejně jako bipolární tranzistory, jsou schopny pracovat v různých stabilních stavech, nazývaných provozní režimy. Tyto režimy se vyznačují různými parametry kanálu mezi zdrojem a odtokem a také směrem proudu, který jím protéká. Klíčový rozdíl je v tom, jak brána ovlivňuje polovodič: může buď potlačit nebo stimulovat proud v kanálu.

Zajímavý efekt nastává, když se na elektrody zařízení přivede určité napětí pro zesílení elektrických signálů. V polovodičích se spouštějí procesy, které umožňují proudění proudu neobvyklým směrem – od odtoku ke zdroji. Tento jev pozorovaný u tranzistorů s efektem pole demonstruje rozmanitost jevů vyskytujících se v polovodičových materiálech.

Popis videa

O návrhu tranzistorů s efektem pole – v následujícím videu:

Rozlišují se následující režimy:

1. Aktivní nebo základní, maximálně realizující vyztužující vlastnosti. Pokud jde o kanál, je to důležité: zůstává ve stavu nasycení. Hradlo v různých typech FET zabraňuje proudu, aby jím procházel, čímž se snižuje počet nosičů (vyčerpání) nebo se zvyšuje průtok (obohacování). Procesy se liší podle designu.
2. Inverzní, na rozdíl od aktivního režimu. Tok nosičů jde obráceně, od odtoku ke zdroji. Pro nastavení stačí změnit polaritu napětí v kanálu. PT bude schopen produkovat zesílení s mírně horšími vlastnostmi, převádět malé signály a bude užitečný v analogových přepínačích.
3. Nasycení. Dostatečný počet hlavních nosičů se týká pouze vodivého kanálu, nikoli celého PT. V tomto režimu vlastnosti polovodiče zajišťují, že proud závisí na vnějším napětí pouze do určité meze. Poté se charakteristika nezmění, to znamená, že se stabilizuje. Je možné zvýšit zisk a zároveň výrazně eliminovat nelineární zkreslení.
4. Práce s odříznutím. Když je na bráně dosaženo prahového napětí, začíná období zastavení toku proudu kanálem. Tranzistorový spínač se otevře.

Popis videa

Použití zařízení jako spodní klávesy je popsáno ve videu:

Co je to tranzistor s efektem pole MOS, MOSFET, MOSFET?

Hlavní typy PT se liší provedením. Moderní unipolární zařízení mají jedinečné vlastnosti. Jejich zařazení do obvodů umožňuje dosáhnout teoretického maxima získaných charakteristik. Struktura a technologie výroby předurčují následující klasifikaci.

PT s ovládacím přechodem. Existují poddruhy:

• Schottkyho tranzistory s efektem pole (MESFET);
• s kontrolním heteropřechodem.

• indukované, vyskytující se pouze při vystavení elektrickému poli;
• zabudovaný, zapuštěný do substrátu.

Jak zkontrolovat tranzistor s efektem pole pomocí multimetru a speciálního testeru

Moderní průmysl vyrábí speciální zařízení pro takové účely. Zjistíte přesné parametry nejen PT, ale i tyristorů, triaků a dalších obvodových součástek. Oblibu testerů zajistila dostupná cena. Pro kontrolu stačí nainstalovat polovodičové vodiče do patic a stisknout tlačítko. Na displeji se zobrazí získaný výsledek.

Digitální multimetr nebo analogový jehlový tester také provádí takové operace. Nejprve se určí konstrukce PT a jeho charakteristiky, označené továrním značením. Poté je nastaven režim vytáčení. Červená sonda například odpovídá plusu, černá mínus. Prvním krokem je kontrola provozuschopnosti okruhu odtok-zdroj. Druhým je analýza výstupního obvodu při přivedení napětí. Červená sonda je umístěna na výpusti, černá sonda je umístěna na zdroji. Pokud je v dobrém stavu, pokles napětí bude od 400 do 600 milivoltů pro přechod s polaritou pn. Pak musíte vyměnit sondy. Velmi vysoký odpor se na obrazovce objeví jako 0L.

Ve druhém režimu je černá sonda ponechána u zdroje a červená sonda je přenesena na bránu. Multimetr ukáže pozitivní potenciál. Tranzistor se otevře a na displeji se zobrazí 0L. Když přesuneme červenou sondu do odtoku, získáme údaje o otevření: změna odečtů po jednotkách nebo desítkách. Nejspolehlivější bude použití dvou multimetrů pro různé stupně. V analogových přístrojích budete potřebovat režim měření odporu.

Bezpečnostní opatření při práci s tranzistory s efektem pole

Práce s tranzistory, zejména MOS strukturami, vyžaduje zvláštní péči kvůli jejich citlivosti na statickou elektřinu. Nahromadění náboje, dokonce i při 50-100 voltech, na lidském těle nebo měřicích přístrojích může poškodit MOSFET. Pro srovnání, tranzistory s přechodem pn vydrží až 250 voltů.

Abyste předešli negativním důsledkům, před prací na takto citlivých součástech odstraňte statickou elektřinu. To lze provést dotykem uzemněného předmětu, jako je baterie, nebo nošením antistatického náramku.

Popis videa

Další informace o typech tranzistorů z videa:

Nejdůležitější znaky

Rozvoj technologií umožnil odstranit všechny problémy spojené s PT, které brání jejich širokému použití. Dříve se tato zařízení vyznačovala zranitelností vůči vlivům a nestabilitou parametrů. Bylo obtížné navrhnout obvody. Ale dnes mají tranzistory s efektem pole přednost pro použití před bipolárním typem. V některých oblastech elektroniky jsou DC zcela dominantní.