트랜지스터 MESFET:알아야 할 모든 것

다양한 트랜지스터 유형이 시장에 존재하며 그 중 다수는 고유한 목적을 제공합니다. 일부는 특정 회로 애플리케이션을 위한 특수 기능도 제공합니다. 이 기사에서는 전계 효과 트랜지스터인 MESFET 트랜지스터에 대해 설명합니다. 이 반도체 장치는 채널을 통한 전류 흐름을 제어할 수 있으므로 RF 구현에 이상적입니다. 다른 특성도 고성능을 보장합니다. 전문가는 MESFET를 회로에 통합하기 전에 MESFET와 작동 조건을 이해해야 합니다. 이 문서는 장치를 자세히 살펴보는 데 도움이 됩니다. 그럼 시작하겠습니다!

금속 반도체 딜드 효과 트랜지스터

금속 반도체 전계 효과 트랜지스터의 개략도.

출처:Wikimedia Commons

MESFET(금속 반도체 전계 효과 트랜지스터)는 JFET의 작동 및 구성과 동일하지만 한 가지 주요 차이점이 있습니다. 일반적으로 pn 접합이 아닌 쇼트키 접합을 사용하여 공핍 영역의 너비를 변경하고 전도를 제어합니다. 이를 염두에 두고 고전력 RF 회로 애플리케이션에서 MESFET를 구현할 수 있습니다.

반면에 고주파에 대한 전자 이동도가 향상된 GaAs(비소 갈륨) MESFET을 사용할 수도 있습니다. 활성층과 낮은 기생 커패시턴스를 가진 반절연 기판이 특징입니다. GaAs MESFET는 고전력(40W) 및 저전력이 필요한 애플리케이션에 탁월한 성능을 제공합니다. 예를 들어, 여기에는 레이더, 위성 통신 및 마이크로파 통신이 포함됩니다.

MESFET의 유형

현재 시장에는 N-채널과 P-채널의 두 가지 MESFET 유형이 있습니다. 그러나 N 채널은 전자가 전하 캐리어로 작용하기 때문에 더 많이 사용됩니다. 이 유형은 또한 GaAs 정공 이동도보다 20배 더 많은 전자 이동도를 제공합니다.

MESFET 구축 및 작업

MESFET 구조를 보여주는 다이어그램.

출처:Wikimedia Commons

MESFET는 채널이라고 하는 단일 초박형, 약하게 n-도핑된 반도체 층을 포함합니다. 채널은 소스 또는 드레인으로 알려진 양쪽 끝에 고농도로 도핑된 반도체가 있는 반절연 기판에 새겨져 있습니다. 한편, 금속은 두 단자 사이에 제작된 쇼트키 접합을 형성하는 채널의 상단 부분을 덮습니다. 이 영역은 또한 게이트 터미널을 나타냅니다.

게이트가 음으로 바이어스된 조건으로 설정되면 채널의 전류 흐름을 제어합니다. 이를 달성하기 위해 금속 코팅 게이트에 가까운 전하 캐리어가 없는 공핍 영역을 생성합니다. 실제로, 반송파 채널 폭 변조라고 하는 이 프로세스는 채널 전류를 제한합니다.

MESFET 기호

MESFET 기호를 나타내는 이미지.

공핍 영역은 게이트 터미널에서 넓어집니다. 기호에서 위와 같이 P 채널의 화살표는 바깥쪽을 가리키고 N 채널의 화살표는 안쪽을 가리킵니다.

MESFET 운영

전반적으로 MESFET는 향상 모드와 공핍 모드의 두 가지 모드로 작동합니다.

향상 모드 MESFET: 이 모드에서 공핍 영역은 게이트에서 소스로 전하 캐리어를 차단하기에 충분한 공간이 있습니다. 또한 MESFET는 기본적으로 꺼짐 상태로 설정됩니다. 또한 게이트와 소스 단자 사이에 양의 전압을 수신하여 공핍 영역을 축소합니다. 결과적으로 채널은 전류를 생성합니다. 그러나 쇼트키 다이오드의 접합부가 양의 게이트-소스 전압으로 인해 순방향 바이어스로 설정되면 큰 전류가 흐릅니다.

고갈 모드 MESFET: MESFET는 공핍 영역이 p-형 기판으로 확장되지 않을 때 공핍 모드에서 작동합니다. 일반적으로 이 모드는 음의 게이트-소스 전압 없이 활성화됩니다. 음의 전압을 인가하면 MESFET 공핍 모드가 비활성화되어 공핍 영역의 폭이 증가합니다. 따라서 소스에서 드레인으로 하전 캐리어의 흐름을 방지합니다.

MESFET 특성

MESFET는 높은 전자 이동성을 제공합니다.

주요 MESFET 특성은 다음과 같습니다.

높은 입력 임피던스: MESFET는 다이오드 접합으로 인해 바이폴라 트랜지스터보다 더 높은 입력 임피던스를 제공합니다.

산화물 트랩 방지: 널리 사용되는 실리콘 MOSFET과 달리 MESFET는 산화물 트랩을 방지할 수 있습니다.

높은 기하학 제어 수준: 또한 MESFET는 JFET에 비해 향상된 채널 길이 제어를 제공합니다. 높은 기하학 제어는 제품의 성능을 향상시켜 RF 무선 주파수에 대한 작은 기하학을 허용합니다.

낮은 정전용량: 전반적으로 쇼트키 다이오드 게이트 구조는 낮은 커패시턴스 수준을 제공하여 RF 및 마이크로파 애플리케이션에 이상적입니다.

음의 온도 계수: MESFET는 음의 온도 계수로 인해 발생하는 열 문제를 방지할 수 있습니다.

높은 전자 이동도: 높은 전자 이동도를 제공하는 MESFET 반도체 기술이 적용된 증폭기는 50GHz에서 100GHz 사이의 주파수에서 작동합니다.

MESFET의 응용

휴대전화에는 일반적으로 MESFET가 있습니다.

MESFET는 다음을 포함한 많은 애플리케이션에 통합됩니다.

• 휴대전화
• 전자레인지 회로
• 위성 통신
• RF 증폭기
• 레이더
• 고주파 기기
• 상업용 광전자공학
• MESFET의 장점과 단점

MESFET는 한 가지 주요 단점과 함께 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다.

장점:

• 고주파 작동
• 산화물 트랩을 방지하기 위해 산화물 층이 없는 설계
• 높은 기하학 제어 수준
• 높은 입력 임피던스

단점:

• GaAs 쇼트키 다이오드의 턴온 전압은 0.7V로 설정됩니다. 결과적으로 임계 전압은 이 값보다 작아야 합니다. 결과적으로 이 기능은 향상 모드 MESFET를 필요로 하는 회로를 생산하기 어렵게 만듭니다.
  

MESFET 대 MOSFET

회로에 통합된 MOSFET을 보여주는 이미지.

출처:Wikimedia Commons

MESFET와 MOSFET의 주요 차이점은 작동 기능과 관련이 있습니다. 이 경우 MOSFET은 게이트가 임계값보다 높은 전압을 수신할 때까지 오프 상태로 설정됩니다. 한편 MESFET는 역전압이 될 때까지 기본적으로 켜져 있습니다.

요약

전반적으로 MESFET는 JFET와 유사한 게이트, 소스 및 드레인 단자를 특징으로 합니다. 또한 게이트 단자는 금속 코팅으로 구성된 쇼트키 접합 역할을 합니다. 이 영역은 장치가 활성화되거나 비활성화될 때 공핍 영역 너비를 제어합니다. 이러한 구성은 또한 트랜지스터를 p-n 접합에 의존하는 JFET와 다르게 만듭니다. 또한 더 높은 주파수가 필요한 회로에 GaAs MESFET를 통합할 수 있습니다.

MESFET에 대해 궁금한 점이 있으신가요? 언제든지 저희에게 연락하십시오!