Metal Semiconductor Fet (Mesfet)

Tags

MESFET (Transistor Efek Meserta-Semikonduktor Logam). Mirip dengan JFET dalam konstruksi serta terminologi. Menggunakan Sambungan-PN, Persimpangan Schottky (Semikonduktor-Logam) digunakan untuk Gerbang


MESFET dibangun dalam teknologi semikonduktor beragam yg tidak mempunyai passivasi permukaan berkualitas tinggi ibarat GaAs, InP, atau SiC, serta lebih cepat tetapi lebih mahal daripada JFET atau MOSFET berbasis silikon. 

Penggunaan Gaas pada MESFET Silikon
Memberikan dua kegunaan yg lebih signifikan
 1. Mobilitas Elektron pada suhu kamar lebih dari 5 kali lebih besar,
       Kecepatan elektron puncak ialah sekitar dua kali lipat dari silikon.
 2. Memungkinkan untuk membentuk Substrat Semi-Insulasi (SI) Gaas,
       Menghilangkan duduk kasus absorpsi daya gelombang mikro
       di substrat sebab absorpsi pembawa bebas.

MESFET dipakai hingga sekitar 45 GHz, serta dipakai untuk komunikasi Frekuensi Gelombang Mikro serta Radar. MESFET dikembangkan tahun 1966, serta  performa gelombang mikro RF frekuensi sangat tinggi.

MESFET = Metal Semiconductor Field Effect Transistor = Schottky Gate FET.

MESFET Terdiri dari terusan diposisikan antara sumber serta menguras kontak daerah. Pembawa arus dari sumber ke terusan dikendalikan oleh Gerbang Logam Schottky. Kontrol terusan diperoleh dengan memvariasikan lebar lapisan deplesi di bawah kontak metal yg memodulasi ketebalan terusan konduktor serta arus antara Source serta Drain.
Panjang Gerbang ke rasio kedalaman, penting sebab memilih sejumlah parameter performa. Biasanya disimpan sekitar empat sebab ada Trade-Off antara Parasit, Kecepatan, serta Efek Saluran Pendek.

Sumber serta kawasan drainase dibuat oleh Implantasi ION. 
Kontak terusan untuk GaAs MESFET biasanya Paduan Gold-Germanium (AuGe).

Struktur MESFET
Dua Struktur utama

Non-Self-Aligned Source and Drain:
Gerbang ditempatkan pada kepingan saluran. Kontak gerbang tidak meliputi seluruh panjang saluran. Muncul sebab sumber serta terusan pembuangan biasanya terbentuk sebelum gerbang.
Self-Aligned Source and Drain:
Bentuk struktur ini mengurangi panjang terusan serta kontak gerbang meliputi seluruh panjangnya. 
Dilakukan sebab gerbang terbentuk pertama, biar proses Annealing yg diharapkan sesudah pembentukan sumber serta mengalirkan area dengan Implantasi ION, kontak gerbang harus bisa menahan suhu tinggi serta menghasilkan penggunaan sejumlah materi terbatas yg sesuai.

Operasi MESFET

Bentuk lain transistor pengaruh meserta,
GaAs FET atau MESFET mempunyai dua bentuk yg sanggup digunakan:

Depletion Mode MESFET:
Jika wilayah penipisan tidak meluas hingga ke substrat Tipe-P, MESFET Deplesi-Mode - Konduktif atau "ON" ketika tidak ada Gerbang-ke-Sumber tegangan diterapkan serta berubah "OFF" pada penerapan tegangan Gerbang-ke-Sumber Negatif, meningkatkan lebar kawasan penipisan sehingga "Depletion" saluran.

Enhancement Mode MESFET:
Daerah penipisan cukup lebar untuk mencubit terusan tanpa tegangan yg diberikan. secara alami akan "OFF". Ketika tegangan konkret diterapkan antara gerbang serta sumber, kawasan penipisan menyusut, serta terusan menso konduktif. Tegangan Gerbang-ke-Sumber yg konkret menempatkan Dioda Schottky dalam bias ke depan, di mana arus besar sanggup mengalir.

Karakteristik MESFET / GaAsFET

MESFET di aplikasi RF serta microwave dimana karakteristiknya memperlihatkan keunggulan ketimbang teknologi lainnya. Karakteristik utama meliputi:

 ➽  Mobilitas Elektron yg Tinggi
Penggunaan Gallium Arsenide atau material semikonduktor performa tinggi lainnya menyediakan mobilitas elektron tingkat tinggi yg diharapkan untuk aplikasi RF berperforma tinggi. MESFET memungkinkan amplifier sanggup beroperasi hingga 50 GHz serta hingga frekuensi 100 GHz.

 ➽  Tingkat Kapasitansi Rendah
Struktur Gerbang Dioda Schottky menghasilkan tingkat kapasitansi yg sangat rendah yg memungkinkan performa RF serta microwave sangat baik.

 ➽  Impesertasi Input yg Tinggi
Memiliki input yg jauh lebih tinggi kalau ketimbang dengan transistor bipolar sebagai akhir dari Persimpangan Dioda Non-Konduktif.
Memiliki Co-Efisiensi Suhu Negatif yg menghambat beberapa duduk kasus termal yg dialami dengan transistor lain.

 ➽  Kurangnya Perangkap Oksida
Dibanding dengan MOSFET Silikon lebih umum, GaAs FET atau MESFET tidak mempunyai duduk kasus yg terkait dengan Perangkap Oksida.

 ➽  Kontrol Geometri Tingkat Tinggi
Memiliki kontrol panjang terusan makin anggun dari JFET. JFET memerlukan proses difusi untuk menciptakan gerbang serta proses jauh dari yg terdefinisi.
Geometri yg lebih sempurna dari GaAS FET / MESFET menyediakan unit yg jauh makin anggun serta lebih terulang, memungkinkan geometri sangat kecil yg cocok untuk Frekuensi Gelombang Mikro RF.

Karakteristik Hambatan Schottky

Bila Logam digabungkan ke semikonduktor, penghalang potensial elektrostatik (penghalang Schottky) terso pada antarmuka sebagai hasil dari perbedaan fungsi kerja dari dua bahan. 

Sifat Fisik Penghalang memodelkan antarmuka dengan memvisualisasikan situasi di mana metal secara sedikit demi sedikit dibawa ke permukaan semikonduktor hingga pemisahan menso Nol.

Ketika Pemisahan antara permukaan Logam-Semikonduktor berkurang, muatan induksi dalam semikonduktor meningkat, ketika yg sama lapisan muatan ruang melebar. Perbedaan potensial muncul di seluruh lapisan muatan.

Aplikasi MESFET

 ➽  Aplikasi Penguat RF
Teknologi semikonduktor, menyediakan mobilitas elektron yg lebih tinggi, serta dalam Substrat Semi-Isolasi ada kapasitansi liar yg lebih rendah. Kombinasi menciptakan MESFET Ideal sebagai Penguat RF. 

 ➽  Penguat Daya Gelombang Mikro
Frekuensi tinggi penguat RF kebisingan rendah, osilator, serta dalam mixer. Memungkinkan Amplifier beroperasi hingga frequency 50 GHz serta 100 GHz.

Geometri yg lebih sempurna dari GaAS FET / MESFET menyediakan unit yg jauh makin anggun serta lebih terulang, serta memungkinkan geometri sangat kecil yg cocok untuk Frekuensi Gelombang Mikro RF untuk dipenuhi.

Keuntungan
➤  Mobilitas pembawa ebih tinggi di terusan ketimbang dengan MOSFET.
     Karena pembawa yg terletak di lapisan inversi MOSFET mempunyai fungsi
     gelombang, yg meluas ke oksida.
➤  Sebagai mobilitas permukaan - kurang dari setengah mobilitas materi curah. 
     Karena wilayah penipisan memisahkan pengantar dari permukaan,
     mobilitasnya akrab dengan material curah. 
➤  Mobilitas yg lebih tinggi mengarah ke frekuensi arus, transkonduktansi,
     serta transit yg lebih tinggi dari perangkat.
➤  Semakin tinggi frekuensi transit MESFET membuatnya sangat menarik
     untuk sirkuit microwave. 
➤  Menyediakan amplifier atau rangkaian mikrowave superior,
     pembatasan oleh dioda turn-on gampang ditoleransi.

Kerugian
Kehadiran Gerbang Logam Schottky
Membatasi tegangan Bias Maju digerbang ke Tegangan Turn-On Dioda Schottky. 
Tegangan Turn-On biasanya 0,7 V untuk dioda GaAs Schottky.
Tegangan ambang harus lebih rendah dari tegangan putar.
Sulit menciptakan sirkuit yg berisi sejumlah besar MESFET Mode tambahan.




Artikel Terkait