Information

MESFET & GaAs FET

MESFET & GaAs FET


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Le MESFET est une forme haute performance de transistor à effet de champ qui est principalement utilisée pour des applications hyperfréquences exigeantes à la fois comme amplificateur de signal à faible bruit et dans des circuits RF de puissance plus élevée.

L'abréviation MESFET signifie MEtal-Semiconductor Field Effect Transistor et la forme la plus largement utilisée est le GaAsFET fabriqué à l'aide du matériau semi-conducteur III-IV de l'arséniure de gallium.

Structure GaAs FET / MESFET

La structure MESFET est très similaire à une jonction FET ou JFET. Comme l'indique le nom du MESFET, il a un contact métallique directement sur le silicium, ce qui forme une jonction de diode barrière Schottky. En tant que telle, la diode Schottky est utilisée comme diode polarisée en inverse de la même manière qu'un JFET. La principale différence est que la diode Schottky forme une diode beaucoup plus petite.

Le matériau utilisé peut être du silicium ou d'autres formes de semi-conducteurs. Cependant, le matériau le plus utilisé est l'arséniure de gallium GaAs. L'arséniure de gallium est normalement choisi en raison de la mobilité électronique très supérieure qu'il fournit qui permet d'obtenir un fonctionnement à haute fréquence supérieur.

Le substrat pour le dispositif semi-conducteur est semi-isolant pour une faible capacité parasite, puis la couche active est déposée par épitaxie. Le canal résultant a typiquement moins de 0,2 micron d'épaisseur.

Le profil de dopage est normalement non uniforme dans une direction perpendiculaire à la grille. Cela en fait un appareil qui a une bonne linéarité et un faible bruit. La plupart des appareils sont nécessaires pour un fonctionnement à grande vitesse, et par conséquent un canal n est utilisé car les électrons ont une mobilité beaucoup plus grande que les trous qui seraient présents dans un canal p.

Les contacts de grille peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux, notamment l'aluminium, une structure en couches de titane-platine-or, le platine lui-même ou le tungstène. Ceux-ci fournissent une hauteur de barrière élevée et cela réduit à son tour le courant de fuite. Ceci est particulièrement important pour les dispositifs en mode d'amélioration qui nécessitent une jonction polarisée en direct.

Le rapport entre la longueur de la porte et la profondeur est important car il détermine un certain nombre de paramètres de performance. En général, il est maintenu à environ quatre car il y a un compromis entre les réponses parasites, la vitesse et les effets de canal court.

Les régions de source et de drain sont formées par implantation ionique. Les contacts de drain pour les MESFET GaAs sont normalement AuGe - un alliage or-germanium.

Il existe deux structures principales utilisées pour les MESFET:

Fonctionnement MESFET

Comme les autres formes de transistor à effet de champ, le GaAs Fet ou MESFET a deux formes qui peuvent être utilisées:

  • Mode d'amélioration MESFET: Dans un MESFET en mode d'amélioration, la région d'appauvrissement est suffisamment large pour pincer le canal sans tension appliquée. Par conséquent, le MESFET en mode amélioration est naturellement "OFF". Lorsqu'une tension positive est appliquée entre la grille et la source, la région d'appauvrissement se rétrécit et le canal devient conducteur. Malheureusement, une tension grille-source positive met la diode Schottky en polarisation directe, là où un courant important peut circuler.
  • Mode d'épuisement MESFET: Si la région d'appauvrissement ne s'étend pas jusqu'au substrat de type p, le MESFET est un MESFET en mode d'appauvrissement. Un MESFET en mode d'appauvrissement est conducteur ou "ON" lorsqu'aucune tension grille-source n'est appliquée et est mis "OFF" lors de l'application d'une tension grille-source négative, ce qui augmente la largeur de la région d'appauvrissement de telle sorte que il "pince" le canal.

Caractéristiques MESFET / GaAsFET

Le MESFET est utilisé dans de nombreuses applications d'amplification RF. Il est utilisé dans de nombreuses applications RF et hyperfréquences où ses caractéristiques lui confèrent un avantage sur les autres technologies.

Certaines des principales caractéristiques comprennent:

  • Mobilité électronique élevée: L'utilisation d'arséniure de gallium ou d'autres matériaux semi-conducteurs haute performance fournit un niveau élevé de mobilité électronique qui est nécessaire pour les applications RF haute performance. La technologie des semi-conducteurs MESFET a permis à des amplificateurs utilisant ces dispositifs de fonctionner jusqu'à 50 GHz et plus, et certains à des fréquences de 100 GHz.
  • Niveaux de capacité faibles: La structure de grille de diode Schottky se traduit par des niveaux de capacité parasite très faibles qui se prêtent à d'excellentes performances RF et micro-ondes.
  • Impédance d'entrée élevée: Le MESFET a une entrée beaucoup plus élevée par rapport aux transistors bipolaires en raison de la jonction de diode non conductrice.
  • Coefficient de température négatif: Le MESFET / GaAs FET a un coefficient de température négatif qui inhibe certains des problèmes thermiques rencontrés avec d'autres transistors.
  • Manque de pièges à oxyde: Comparé au MOSFET au silicium plus courant, le GaAs FET ou MESFET ne présente pas les problèmes associés aux pièges à oxyde.
  • Contrôle de la géométrie de haut niveau: Le MESFET a un meilleur contrôle de la longueur de canal qu'un JFET. La raison en est que le JFET nécessite un processus de diffusion pour créer la porte et ce processus est loin d'être bien défini. Les géométries plus exactes du GaAS FET / MESFET fournissent un produit bien meilleur et plus reproductible, ce qui permet de prendre en compte de très petites géométries adaptées aux fréquences micro-ondes RF.

À bien des égards, la technologie GaAs est moins bien développée que le silicium. L'énorme investissement en cours dans la technologie du silicium signifie que la technologie du silicium est beaucoup moins chère. Cependant, la technologie GaAs peut bénéficier de nombreux développements et elle est facile à utiliser dans les processus de fabrication de circuits intégrés.

GaAs FET / MESFET en cours d'utilisation

Le GaAs FET / MESFET est largement utilisé comme dispositif amplificateur RF. Les petites géo-essais et d'autres aspects de l'appareil le rendent idéal dans cette application.

Les circuits utilisent normalement des tensions d'alimentation de l'ordre de 10 volts environ. Cependant, une grande prudence doit être prise lors de la conception des dispositions de polarisation car si le courant circule dans la jonction de grille, il détruira le GaAS FET.

De même, il faut faire très attention lors de la manipulation des appareils car ils sont très sensibles à l'électricité statique. Même des tensions statiques inférieures à 100 volts peuvent détruire la jonction.

De plus, lorsqu'il est utilisé comme un amplificateur RF connecté à une antenne, l'appareil doit être protégé contre l'électricité statique reçue pendant les orages électriques.

Si ces précautions sont respectées, le GaAs FET ou MESFET fonctionnera extrêmement bien, offrant des performances haute fréquence combinées à un faible bruit et un haut niveau d'efficacité.


Voir la vidéo: nanoHUB-U Nanoscale Transistors: The Ultimate MOSFET and Beyond - Heterostructure FETs (Mai 2022).