Транзистори НВЧ.
Ці транзистори є видозміненими звичайними транзисторами. Розглянемо характеристики та фізику роботи звичайного транзистора.
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 - транзистор перестає працювати. EMBED Equation.3 - характеристична частота, зараз досягли 110 ГГц і навіть 250 ГГц. Серійно випуск до 40 ГГц.
Визначимо швидкодію: EMBED Equation.3 , для біполярних EMBED Equation.3 - час на подолання шляху між емітером та колектором, для полярних – між витоком і стоком. “ EMBED Equation.3 ” виникає у формулах тому, що в формулах використовується EMBED Equation.3 , тому EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 .
Напругу збільшити ми не можемо, щоб не пробити. Параметри, які можна змінити для зменшення EMBED Equation.3 :
Зменшуємо розмір бази, зменшити область між витоком і стоком. Серійно випускають транзистори з EMBED Equation.3 .
Використовують матеріали з високою рухливістю, щоб збільшити швидкість. Використовують EMBED Equation.3 - транзистори. Іноді використовують транзистори з гетеропереходами, де теж досягається дуже висока рухливість (НЕМТ – транзистори).
Розглянемо конкретні схеми:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 С З В + + + n н/п – Польовий транзистор. Чим більше “-“ на затворі, тим менша провідність транзистора завдяки області “+” – заряду на підкладці.
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 n – канал, EMBED Equation.3 В З С n+ GaAs n+ EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
земля земля лінія лінія перемички В З С Важливо, щоб транзистор був геометрично включений прямо в лінію. В мікроелектроніці немає можливості створити транзистори, що будуть “стирчати” зовні.
Існує й інший, більш високочастотний варіант підключення:
земля земля лінія лінія В З С В
А Польові транзистори на гетеропереходах. Оскільки різниця між рівнями не змінюється, бо це атомні рівні, то маємо розриви на переході: електрони накопичуються в ямі А.
р GaAs EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 З С В N+ GaAs N- AlxGa1-xAs
N+ AlxGa1-xAs
метал Кишеня, де накопичуються електрони. Оскільки справа є домішки, а зліва, де накопичились електрони, домішок, на яких може осісти електрон, немає, то електрони більш вільно рухаються, тобто їх рухливість зростає.
Структура:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Біполярні транзистори. На НВЧ ці транзистори гірше. База – дуже мала за розмірами. Це необхідно для збільшення частоти, але при цьому виникають зворотні струми.
Не тільки електрони йдуть у базу EMBED Equation.3 , але й дірки йдуть у емітер EMBED Equation.3 . Це створює шуми. Максимальний коефіцієнт підсилення EMBED Equation.3 . Звідси видно, що для кращого EMBED Equation.3 необхідно мінімальний потік дірок в емітер. При малих шарах коефіцієнт підсилення менший. Проблеми розв’язують за допомогою гетеропереходу (див. Мал. нижче): в такому випадку завада для дірок більша, ніж для електронів.
