Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип полевого транзистора
Type of field effect transistor
MESFET (транзистор полевого эффекта с металлическим полупроводниковым переходом) — это полупроводниковое устройство, представляющее собой полевой транзистор, аналогичный JFET, но использующий шоттки-барьерный (металлический-полупроводниковый) переход вместо p–n перехода в качестве затвора.
A MESFET (metal–semiconductor field effect transistor) is a field effect transistor semiconductor device similar to a JFET with a Schottky (metal–semiconductor) junction instead of a p–n junction for a gate.
Строительство
MESFET изготавливаются с использованием технологий полупроводниковых соединений, не обладающих высококачественной поверхностной пассивацией, таких как арсенид галлия, фосфид индия или карбид кремния, и превосходят по скорости, но уступают по цене JFET и MOSFET на основе кремния. Промышленные MESFET работают на частотах до 45 ГГц и широко применяются в микроволновой связи и радиолокационных системах. Первые MESFET были разработаны в 1966 году, а уже через год была продемонстрирована их исключительно высокая радиочастотная производительность в микроволновом диапазоне.
MESFETs are constructed in compound semiconductor technologies lacking high quality surface passivation, such as gallium arsenide, indium phosphide, or silicon carbide, and are faster but more expensive than silicon based JFETs or MOSFETs. Production MESFETs are operated up to approximately 45 GHz, and are commonly used for microwave frequency communications and radar. The first MESFETs were developed in 1966, and a year later their extremely high frequency RF microwave performance was demonstrated.
Функциональная архитектура
MESFET, как и JFET, отличается от обычных полевых транзисторов с изолированным затвором (IGFET) или MOSFET тем, что под затвором отсутствует изолятор над активной областью переключения. Это подразумевает, что затвор MESFET в транзисторном режиме должен быть смещен таким образом, чтобы управляющим элементом канала служила обращенно смещенная обедненная область, а не прямопроводимый металл-полупроводниковый диод, контактирующий с каналом. Хотя это ограничение сужает возможности некоторых схем, поскольку затвор должен оставаться в режиме обратного смещения и, следовательно, не может превышать определенное напряжение прямого смещения, аналоговые и цифровые MESFET работают достаточно надежно при соблюдении конструктивных ограничений. Наиболее важным аспектом конструкции является протяженность металлического затвора над областью переключения. Как правило, чем уже модулируемый затвором канал носителей заряда, тем лучше способность устройства обрабатывать высокие частоты. Расстояние между истоком и стоком относительно затвора, а также боковая протяженность затвора являются важными, хотя и менее критичными конструктивными параметрами. Токопроводящая способность MESFET повышается при увеличении длины затвора в боковом направлении при сохранении постоянной активной области, однако она ограничена фазовым сдвигом вдоль затвора из-за эффекта линии передачи. В результате большинство серийно выпускаемых MESFET используют встроенный верхний слой металла с низким сопротивлением на затворе, часто формируя профиль, напоминающий гриб в поперечном сечении.
The MESFET, similarly to JFET, differs from the common insulated gate FET or MOSFET in that there is no insulator under the gate over the active switching region. This implies that the MESFET gate should, in transistor mode, be biased such that one has a reversed biased depletion zone controlling the underlying channel, rather than a forward conducting metal–semiconductor diode to the channel. While this restriction inhibits certain circuit possibilities as the gate must remain reverse biased and cannot therefore exceed a certain voltage of forward bias, MESFETs analog and digital devices work reasonably well if kept within the confines of design limits. The most critical aspect of the design is the gate metal extent over the switching region. Generally the narrower the gate modulated carrier channel the better the frequency handling abilities, overall. Spacing of the source and drain with respect to the gate, and the lateral extent of the gate are important though somewhat less critical design parameters. MESFET current handling ability improves as the gate is elongated laterally, keeping the active region constant, however is limited by phase shift along the gate due to the transmission line effect. As a result, most production MESFETs use a built up top layer of low resistance metal on the gate, often producing a mushroom like profile in cross section.
Приложения
Были исследованы многочисленные возможности изготовления MESFET для широкого спектра полупроводниковых систем. Основные области применения включают военные коммуникации, использование в качестве малошумящего усилителя на входе микроволновых приемников в военных радиолокационных системах и средствах связи, коммерческую оптоэлектронику, спутниковую связь, а также применение в качестве усилителя мощности на выходной ступени микроволновых каналов связи и генератора мощности.
Numerous MESFET fabrication possibilities have been explored for a wide variety of semiconductor systems. Some of the main application areas are military communications, as front end low noise amplifier of microwave receivers in both military radar devices and communication, commercial optoelectronics, satellite communication, as power amplifier for output stage of microwave links, and as a power oscillator.