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MESFET & GaAs FET

MESFET & GaAs FET

MESFET क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक उच्च प्रदर्शन रूप है जो मुख्य रूप से माइक्रोवेव अनुप्रयोगों को कम शोर सिग्नल एम्पलीफायर और उच्च शक्ति आरएफ सर्किट दोनों के रूप में उपयोग करने के लिए उपयोग किया जाता है।

संक्षिप्त नाम MESFET MEtal-सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर के लिए खड़ा है और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला फॉर्म GaAsFET है जो III-IV सेमीकंडक्टर सामग्री गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग करता है।

गेट्स FET / MESFET संरचना

MESFET संरचना एक जंक्शन FET या JFET के समान है। जैसा कि MESFET का नाम इंगित करता है, इसमें सिलिकॉन पर सीधे धातु का संपर्क होता है, और यह एक Schottky बाधा डायोड जंक्शन बनाता है। के रूप में इस तरह के Schottky डायोड रिवर्स पक्षपाती डायोड के रूप में प्रयोग किया जाता है कि एक JFET करता है। मुख्य अंतर यह है कि शोट्की डायोड बहुत छोटे डायोड बनाता है।

जिस सामग्री का उपयोग किया जाता है वह सिलिकॉन या अर्धचालक के अन्य रूप हो सकते हैं। हालांकि जो सामग्री सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती है वह गैलियम आर्सेनाइड गाएस है। गैलियम आर्सेनाइड को आम तौर पर बहुत बेहतर इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के कारण चुना जाता है जो यह प्रदान करता है कि बेहतर उच्च आवृत्ति ऑपरेशन को प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।

अर्धचालक उपकरण के लिए सब्सट्रेट कम परजीवी समाई के लिए अर्ध-इन्सुलेटिंग है, और फिर सक्रिय परत को एपिटैक्सियल रूप से जमा किया जाता है। परिणामस्वरूप चैनल आमतौर पर 0.2 माइक्रोन से कम मोटा होता है।

डोपिंग प्रोफाइल आम तौर पर गेट की दिशा में लंबवत गैर-समान है। यह एक ऐसे उपकरण के लिए बनाता है जिसमें अच्छी रैखिकता और कम शोर है। उच्च गति संचालन के लिए अधिकांश उपकरणों की आवश्यकता होती है, और इसलिए एक एन-चैनल का उपयोग किया जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों में छेद की तुलना में बहुत अधिक गतिशीलता होती है जो एक पी-चैनल में मौजूद होगी।

गेट संपर्कों को एल्यूमीनियम, एक टाइटेनियम-प्लेटिनम-गोल्ड स्तरित संरचना, प्लेटिनम या टंगस्टन सहित विभिन्न सामग्रियों से बनाया जा सकता है। ये एक उच्च अवरोध ऊंचाई प्रदान करते हैं और यह बदले में रिसाव की धारा को कम करता है। यह एन्हांसमेंट मोड उपकरणों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिनके लिए एक पक्षपाती जंक्शन की आवश्यकता है।

गहराई अनुपात के लिए गेट की लंबाई एक महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कई प्रदर्शन मापदंडों को निर्धारित करता है। आमतौर पर इसे लगभग चार पर रखा जाता है क्योंकि परजीवी प्रतिक्रियाओं, गति और लघु चैनल प्रभावों के बीच व्यापार बंद होता है।

स्रोत और नाली क्षेत्र आयन-आरोपण द्वारा बनते हैं। GaAs MESFETs के लिए नाली के संपर्क सामान्य रूप से AuGe हैं - एक गोल्ड-जर्मेनियम मिश्र धातु।

दो मुख्य संरचनाएं हैं जिनका उपयोग MESFETs के लिए किया जाता है:

MESFET ऑपरेशन

क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के अन्य रूपों की तरह GaAs Fet या MESFET के दो रूप हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है:

  • एन्हांसमेंट मोड MESFET: एन्हांसमेंट-मोड MESFET में, हटाए गए क्षेत्र को लागू वोल्टेज के बिना चैनल को पिंच करने के लिए पर्याप्त चौड़ा है। इसलिए वृद्धि-मोड MESFET स्वाभाविक रूप से "OFF" है। जब गेट और स्रोत के बीच एक सकारात्मक वोल्टेज लागू होता है, तो कमी क्षेत्र सिकुड़ जाता है, और चैनल प्रवाहकीय हो जाता है। दुर्भाग्य से, एक पॉजिटिव गेट-टू-सोर्स वोल्टेज Schottky डायोड को आगे के पूर्वाग्रह में रखता है, जहां एक बड़ा प्रवाह प्रवाह कर सकता है।
  • डिप्लेशन मोड MESFET: यदि कमी क्षेत्र पी-प्रकार सब्सट्रेट के लिए सभी तरह का विस्तार नहीं करता है, तो MESFET एक कमी-मोड MESFET है। एक घटता-मोड MESFET प्रवाहकीय या "चालू" होता है, जब कोई गेट-टू-सोर्स वोल्टेज लागू नहीं होता है और एक नकारात्मक गेट-टू-सोर्स वोल्टेज के आवेदन पर "बंद" हो जाता है, जो कि कमी वाले क्षेत्र की चौड़ाई को बढ़ाता है। यह चैनल को "बंद" करता है।

MESFET / GaAsFET विशेषताएँ

MESFET का उपयोग कई आरएफ एम्पलीफायर अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसका उपयोग कई आरएफ और माइक्रोवेव अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां इसकी विशेषताएं इसे अन्य प्रौद्योगिकियों पर बढ़त देती हैं।

कुछ प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:

  • उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता: गैलियम आर्सेनाइड या अन्य उच्च प्रदर्शन अर्धचालक सामग्री का उपयोग इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के उच्च स्तर के लिए प्रदान करता है जो उच्च प्रदर्शन आरएफ अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है। MESFET सेमीकंडक्टर तकनीक ने इन उपकरणों का उपयोग करके एम्पलीफायरों को सक्षम किया है जो कि 50 गीगाहर्ट्ज और उससे अधिक तक संचालित हो सकते हैं, और कुछ 100 गीगाहर्ट्ज की आवृत्तियों तक।
  • कम समाई स्तर: Schottky डायोड गेट संरचना में बहुत कम आवारा समाई स्तर होते हैं जो खुद को उत्कृष्ट आरएफ और माइक्रोवेव प्रदर्शन के लिए उधार देते हैं।
  • उच्च इनपुट प्रतिबाधा: गैर-आचरण डायोड जंक्शन के परिणामस्वरूप द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में MESFET में बहुत अधिक इनपुट है।
  • नकारात्मक तापमान गुणांक: MESFET / GaAs FET में एक नकारात्मक तापमान सह-कुशल है जो अन्य ट्रांजिस्टर के साथ अनुभव की गई कुछ थर्मल समस्याओं को रोकता है।
  • ऑक्साइड जाल की कमी: जब अधिक सामान्य सिलिकॉन MOSFET से तुलना की जाती है, तो GaAs FET या MESFET में ऑक्सीडेंट जाल से जुड़ी समस्याएं नहीं होती हैं।
  • ज्यामिति नियंत्रण का उच्च स्तर: MESFET में JFET की तुलना में बेहतर चैनल लंबाई नियंत्रण है। इसका कारण यह है कि जेएफईटी को गेट बनाने के लिए एक प्रसार प्रक्रिया की आवश्यकता होती है और यह प्रक्रिया अच्छी तरह से परिभाषित है। GaAS FET / MESFET के अधिक सटीक ज्यामिति एक बेहतर और अधिक दोहराए जाने वाले उत्पाद प्रदान करते हैं, और यह बहुत कम ज्यामितीय RF माइक्रोवेव आवृत्तियों के लिए अनुकूल है जो इसके लिए पूरा किया जा सकता है।

कई मामलों में GaAs तकनीक सिलिकॉन की तुलना में कम अच्छी तरह से विकसित है। सिलिकॉन तकनीक में भारी निवेश होने का मतलब है कि सिलिकॉन तकनीक बहुत सस्ती है। हालांकि GaAs प्रौद्योगिकी कई विकासों से लाभ उठाने में सक्षम है और एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियाओं में इसका उपयोग करना आसान है।

उपयोग में गेट्स FET / MESFET

GaAs FET / MESFET को व्यापक रूप से RF एम्पलीफायर डिवाइस के रूप में उपयोग किया जाता है। डिवाइस के छोटे जियोमैट्री और अन्य पहलू इसे इस एप्लिकेशन में आदर्श बनाते हैं।

सर्किट आमतौर पर लगभग 10 वोल्ट के ऑर्डर की आपूर्ति वोल्टेज का उपयोग करते थे। हालांकि, पूर्वाग्रह की व्यवस्था करते समय बहुत सावधानी बरती जानी चाहिए क्योंकि यदि गेट जंक्शन में करंट प्रवाहित होता है, तो यह गैस एफईटी को नष्ट कर देगा।

इसी तरह उपकरणों को संभालते समय बहुत सावधानी बरतनी चाहिए क्योंकि वे स्थैतिक के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। यहां तक ​​कि 100 वोल्ट से कम के स्थिर वोल्टेज जंक्शन को नष्ट कर सकते हैं।

इसके अलावा, जब एक एंटीना से जुड़े आरएफ एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो डिवाइस को बिजली के तूफानों के दौरान प्राप्त स्थैतिक से संरक्षित किया जाना चाहिए।

यदि इन सावधानियों का पालन किया जाता है, तो GaAs FET या MESFET अत्यधिक अच्छा प्रदर्शन करेगा, कम आवृत्ति और दक्षता के उच्च स्तर के साथ संयुक्त उच्च आवृत्ति प्रदर्शन प्रदान करेगा।


वीडियो देखना: How Transistors Work - The MOSFET English Version (जनवरी 2022).