Transistor de inducción estática

Transistor SIT

Transistor de última generación.

Transistor de Inducción Estática (SIT). Componente electrónico de recién creación el cual es usado en diferentes aplicaciones, es de alta potencia y frecuencia. El mismo es muy similar a losJFET, excepto por su construcción vertical y su compuerta enterrada. Se los utiliza enamplificadores de potencia lineal en audio, DHF, UHF y microondas. No se los utiliza como conmutador por la alta caída de tensión en sus terminales.

Contenido

1 Descripción

2 Fabricación

3 Características

4 Véase también

Descripción

Figura I.

El Dispositivo más importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estática (SIT), en la figura I. se muestra una sección transversal. El SIT es un dispositivo portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo de electrones de la fuente al drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas. Sí el dopado y las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del potencial de barrera será modulado por la compuerta y el drenaje. Debido a que lacorriente se incrementa exponencialmente conforme el potencial de barrera es disminuido, las características de la salida del SIT son usualmente no saturadas o de manera de tríodo, pareciéndose a un tríodo de tubo al vacío. Los electrones fluyen de la fuente al drenaje a través de un punto ensillado de potencial electrostático entre los electrodos de compuerta. El mismo cuenta con tres terminales la Puerta (G), Drenador (D) Surtidor(S).

Fabricación

La fabricación del SIT requiere un grabado anisotrópico de pared recta de zanjas de 23 µm de profundidad usando una grabado reactivo de ion (RIE, por sus siglas en inglés) seguida por una deposición de Metalización de Shottky en la zanja del fondo sin cubrir la zanja lateral. Las dimensiones laterales entre las zanjas de compuerta oscilan en el orden de 0.5 a 1.5 µm. Los contactos de baja resistencia óhmica son establecidos a las regiones de la fuente en el techo de las uniones. El voltaje de compuerta cambia desde cero(arriba de la curva) a 18 V (debajo de la curva) en

cambios de 2V.La escala Horizontal es de 20V / div. El máximo voltaje de drenaje es de 200 V.Para alcanzar operación a altas frecuencias, es necesario escalar agresivamente la escala de la unión, anchar las zanjas, incrementar el dopado de la región del canal y minimizar capacitancias parásitas. El ancho de unión y los anchos de las zanjas son 0.5µm cada uno. Los contactos de la fuente son formados por una interconexión de puente de aire para minimizar capacitancias parásitas. Este dispositivo exhibió una frecuencia de 7 GHz, el valor más alto hasta ahora reportado para un SIT.

Características

Bajo nivel de ruido

Baja distorsión

Alta capacidad de potencia en audio frecuencia.

Los tiempos de activación y desactivación son muy pequeños, típicamente 0,25us.

La caída de tensión en estado activo es alta,tipicamente de 90volt para un dispositivo de 180A y de 18Volt para uno de 18A.

Estos pueden llegar hasta 300A y 1200V.

Velocidad de conmutación tan alta como 100kHz

Baja resistencia en serie de compuerta

Baja capacitancia compuerta fuente

Resistencia térmica pequeña

GTO (“Gate Turn-Off Thyristor”)

A pesar de que el GTO fue inventado en el inicio de la década de los años 60, ha sido

poco empleado debido a sus reducidas prestaciones. Con el avance de la tecnología en el

desarrollo de dispositivos semiconductores, se han encontrado nuevas soluciones para mejorar tales componentes que hacen que hoy ocupen una franja significa dentro de la electrónica de potencia, especialmente en aquellas aplicaciones de elevada potencia, con dispositivos que alcanzan los 5000 V y los 4000 A.

Como se ha visto en los apartados anteriores, uno de los inconvenientes de los

tiristores tipo SCR o TRIAC es que no tenemos control externo por parte del usuario del paso de conducción a bloqueo. Para aquellas aplicaciones en las que nos interese poder bloquear un interruptor de potencia en cualquier instante es necesario utilizar otro tipo de semiconductores diferentes a los SCRs o TRIACs

El GTO es un tiristor con capacidad externa de bloqueo. La puerta permite controlar

las dos transiciones: paso de bloqueo a conducción y viceversa. El símbolo utilizado para el

GTO se muestra en la siguiente figura (Fig. 2.12), así como su estructura interna en dos

dimensiones.

Principio de funcionamiento

El GTO tiene una estructura de 4 capas, típica de los componentes de la familia de los

tiristores. Su característica principal es su capacidad de entrar en conducción y bloquearse a través de señales adecuadas en el terminal de puerta G.

El mecanismo de disparo es parecido al del SCR: suponiendo que está directamente

polarizado, cuando se le inyecta corriente a la puerta, circula corriente entre puerta y cátodo. Como la capa de la puerta es suficientemente fina, gran parte de los portadores se mueven hasta la capa N adyacente, atravesando la barrera de potencial y siendo atraídos por el potencial del ánodo, dando inicio a la corriente anódica. Si ésta corriente se mantiene por encima de la corriente de mantenimiento, el dispositivo no necesita de la señal de puerta para mantenerse en conducción

El funcionamiento como

GTO depende, por ejemplo, de factores como:

• Facilidad de extracción de portadores por el terminal de puerta – esto es posible

debido al uso de impurezas con alta movilidad.

• Rápida desaparición de portadores en las capas centrales – uso de impurezas con bajo

tiempo de recombinación. Esto indica que un GTO tiene una mayor caída de tensión

en conducción, comparado a un SCR de dimensiones iguales.

• Soportar tensión inversa en la unión puerta-cátodo, sin entrar en avalancha – menor

dopado en la región del cátodo.

• Absorción de portadores de toda la superficie conductora – región de puerta-cátodo

con gran área de contacto.

Al contrario del SCR, un GTO puede no tener la capacidad de bloquear tensiones

inversas.

http://2.bp.blogspot.com/-OXdhE_mSaKo/T28btzsnlyI/AAAAAAAAADE/IC7tIlT0Pr8/s1600/Dibujo4.bmp