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電界効果トランジスタとは

この記事では、半導体トランジスタの2つの主要なタイプ、電界効果トランジスタやFETのいずれかを説明します。他のタイプのバイポーラ接合トランジスタまたはBJT.Active装置、真空管、トランジスタは、それらがアクティブなデバイスが付勢されている方法に応じて電流を流す方法を変更されています。アノードとカソードとからなる単純なダイオード、(真空管と半導体ダイオードの両方について同じ)の場合、順方向にバイアス素子は、陽極上にカソードと正に印加される負電圧を有し、少ないと電流通過しますそれ自体での電圧降下。逆バイアスされたダイオードは、アノードに負の電圧を有するカソードに正電圧、それはバイアス制御switch.Theより複雑な能動素子であるかのように電流の流れを遮断し、真空管三極管(アノード、カソード、グリッド)pentodes(アノード逆バイアス時に、その上に陰極と3グリッド層)とし、半導体トランジスタ、ダイオードのように、一般的に動作します。順方向にバイアスすると、それらは、電流を導通するが、電流の量は、グリッド電圧(真空管)または制御電流(バイポーラ接合トランジスタと電界効果トランジスタのためのゲート電流のベース電流)に変更することができます。この効果は、これらのデバイスの実際の製造amplified.Discussionなるように、真空管やトランジスタの制御セグメントに適用される小さな信号は別の記事のために残されることができます。ここでは、FETの一般的なタイプを見ていきますとどのように彼らは、半導体と真空管の互いに、他のタイプとは対照的。歴史と操作
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電界効果トランジスタ(FET)を作成するための理論は、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)のためのことを先行したが、FETを作成するための技術は、BJTの後に来ました。第1のFETの理論の特許は1925年と1934年に発行されたが、FETの実用的な製造には多くの内の電流を制御するFETが固体状態で動作早期1960s.Inエッセンスで開始真空管は、カソードからアノードに流れるoperate.Current方法ゲート(またはグリッド)にバイアス電圧を印加することによって制御することができます。半導体構造体は、帯電したフィールドは真空管中の帯電グリッド層は三極管のために働くか、使用する基板およびモードに応じて電流の流れを高めることができるのと同じ方法で電流の流れを制限することができる電流経路に「チョークポイント」を提供します。設計者は、FETが容易のBJTよりもで動作​​することがわかっ真空管での作業に使用される。
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分類
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FETのための2つの最も広い分類がチャネル型とモードです。チャネルタイプは、電流の流れのための主チャネルのドーピングによって決定されます。 Nチャネル型のゼロボルトバイアスがゲート及び空乏モードに適用された場合には(電流の流れは存在しない)、チャネルがオフである場合、負にドープされたチャネルおよびPチャネルエンハンスメントモードである正doping.Theモードを使用して持っていますチャンネルはbias.For両方のモード、より大きなゲートバイアス電圧は、Nチャネル·デバイスとPチャネルデバイスを介して少ない電流を介してより多くの電流を提供しますゼロ(電流が流れる)である。
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FETの
製作·タイプは
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最古のFETは、接合型FETまたはJFETをしたとのBJTとほとんど同じ方法で構築しました。のJFETのサブセットは、PN接合(ドープ正と負ドープされた半導体材料との間の物理的転移点)の代わりに(OFFからONにシャープの移行を与える)ショットキー接合を使用し、金属 - 半導体電界効果トランジスタとして知られていますかMESFETs.The次工事の種類は、ゲートがPN接合でミクロン以下で測定された絶縁層で構築された絶縁ゲートFETまたはIGFET、でした。最も一般的なのIGFETは、金属酸化物またはMOSFETと相補型MOSFETまたはCMOSです。 MOSおよびCMOSは専門FETが高速アプリケーションのため、このようなHFETと見られている、使用today.OtherにFETの最も一般的なタイプである。FETの
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パーツ
ログイン< FETにおけるp>はソースがBJTのエミッタと真空管のカソードに類似しています。 FETのゲートは、BJTのベースと真空管のグリッドに類似しています。 FETのドレインは、BJTのコレクタと真空管の陽極に類似しています。 FET基板は、ほとんどの標準的な電子回路図に示されている。
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基板材料
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FETを作製するために使用される最も一般的な基板材料は、シリコン(Si)の純粋なままです。これは、比較的、安価な耐久性と動作するように簡単です。ほとんどのデジタル機器を使用silicon.Also上のFETトランジスタを用いて作られているようなガリウム砒素(GaAs)とシリコンゲルマニウム(SiGe)などの合金です。それぞれが純粋なSiより速いスイッチング速度を提供していますが、より大きな材料コストで。 GaAsがまた、インジウムリン(InP)やサファイアなどのIR frequencies.Other材料および合​​金には見えないものとしてだけでなく、一致するようにダイヤモンドコーティングを必要とする実験室の状況で使用されているSiと自然放射線硬度のような特殊な特性を提供しています。< BR>
ログインのBJTと真空管に比べて利点とFETの欠点
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のBJTに比べ、FETはより速いスイッチング速度(時間オフにオンの切り替え)を持っており、スイッチごとに熱の発生を低減し、BJTより。 FETは、半導体領域の平方ミクロン当たりの個々のトランジスタのより多くを可能にするのBJTより小さい幾何学的形状に設計することができます。しかし、FETは、特に初期のMOSFETはBJT devices.Comparedがチューブを真空にしたよりも、静電放電(ESD)による損傷しやすくしている、FETは小さい大きさ、より電力効率とコスト効果の注文があります。彼らは特に、ラジオやテレビのように高い周波数で(上記のKVと)全くheater.Vacuumチューブは、ESDにほとんど影響され、カソード(およびそのような核爆発の副作用として電磁パルス)を必要とせず、高出力でより効果的です送信機。