Лекція 30
Транзистори НВЧ.
Ці транзистори є видозміненими звичайними транзисторами. Розглянемо
характеристики та фізику роботи звичайного транзистора.
- транзистор перестає працювати. - характеристична частота,
зараз досягли 110 ГГц і навіть 250 ГГц. Серійно випуск до 40 ГГц.
Визначимо швидкодію: , для біполярних - час на подолання
шляху між емітером та колектором, для полярних – між витоком і стоком.
“” виникає у формулах тому, що в формулах використовується , тому
, .
Напругу збільшити ми не можемо, щоб не пробити. Параметри, які можна
змінити для зменшення :
1. Зменшуємо розмір бази, зменшити область між витоком і стоком.
Серійно випускають транзистори з .
2. Використовують матеріали з високою рухливістю, щоб збільшити
швидкість. Використовують - транзистори. Іноді використовують
транзистори з гетеропереходами, де теж досягається дуже висока
рухливість (НЕМТ – транзистори).
Розглянемо конкретні схеми:
1. Польовий транзистор. Чим більше “-“ на затворі, тим менша провідність
транзистора завдяки області “+” – заряду на підкладці.
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:
2. Польові транзистори на гетеропереходах. Оскільки різниця між рівнями не
змінюється, бо це атомні рівні, то маємо розриви на переході: електрони
накопичуються в ямі А.
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:
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 , але й дірки йдуть у емітер
. Це створює шуми. Максимальний коефіцієнт підсилення . Звідси
видно, що для кращого 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.
-----------------------
+ + +
n н/п
В
З
С
–
В
З
С
n+ GaAs
n+
n – канал,
лінія
лінія
земля
земля
перемички
В
З
С
С
З
В
В
лінія
лінія
земля
земля
А
N+ GaAs
N- AlxGa1-xAs
N+ AlxGa1-xAs
В
З
С
метал
р GaAs
Кишеня, де накопичуються електрони.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
