Transistor de inducción estática

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Static inducción transistor abreviatura SIT, es un campo de unión transistor de efecto. Es en los transistores de efecto de campo de unión comunes desarrollados sobre la base de los dispositivos de control de tensión unipolares, activo, puerta, un drenador tres electrodos, y su corriente de fuente-drenaje está limitado por el campo eléctrico vertical aplicada en el control de la puerta. Transistor de inducción estática es una conductividad de múltiples protones del dispositivo, adecuado para aplicaciones de alta potencia.

Breve introducción

Transistor de inducción estática

Static SIT transistor de inducción (Transistor de inducción estática) nació en 1970, es en realidad un campo de unión transistor de efecto. La pequeña potencia de un dispositivo de procesamiento de la información SIT estructura conductora transversal a la estructura conductora vertical, la SIT puede estar hecha de dispositivos de alta potencia. SIT es una conductividad multi-protón del dispositivo, su frecuencia de operación y MOSFET de potencia considerablemente, incluso más que el MOSFET de potencia, la capacidad de potencia mayor que el MOSFET de potencia, por lo que es adecuado para aplicaciones de alta potencia, ha estado en el equipo de comunicaciones del radar, la energía ultrasónica amplificación, amplificación de potencia del pulso y de calentamiento por inducción de alta frecuencia en ciertos ámbitos profesionales ha sido más aplicaciones.

Sin embargo SIT sin ninguna señal de la puerta es conductiva cuando la puerta de la polarización negativa, que se denomina como dispositivos del tipo de conducción normales, el uso no es conveniente. Por otra parte, la resistencia SIT-estado, e hicieron que las pérdidas en el estado son grandes, así que siéntese sin embargo, en la mayoría de los dispositivos electrónicos son ampliamente utilizados.

Detalles

Static inducción transistor corriente - características de la tensión

Fuente de corriente de drenaje está limitado por el campo eléctrico vertical aplicada en el control vfet puerta, que se refiere a SIT. Transistor de inducción estática es un nuevo dispositivo que se puede utilizar para equipo de audio de alta fidelidad, fuentes de alimentación, el control motor, comunicaciones, televisión reemisor y de radar, navegación y diversos instrumentos electrónicos.

1952 Japón Watanabe, Nishizawa et al modelo de simulación propuesto del transistor, en septiembre de 1971, Japón Junichi Nishizawa SIT hallazgos publicados. A mediados de la década de 1970, como los artículos de un amplificador de audio en Japón ha sido el rápido desarrollo, ha hecho que la mayor frecuencia de corte de 10 MHz, la potencia de salida de 1 kW y 30 MHz, la potencia de salida de hasta 2 kW transistor de inducción estática. 1974, de alta frecuencia y microondas potencia transistor de inducción estática tiene un mayor desarrollo Ha surgido una potencia de salida de 100 vatios bajo GHz dentro de los dispositivos sintetizados y 2 GHz, que coinciden con los de salida de 10 vatios del dispositivo. Tiristores inducción estática ha hecho la conducción de corriente de 30 amperios (caída de tensión de 0,9 voltios), el tiempo de conmutación de 110 nanosegundos. Además, se ha desarrollado un tipo MOS SIT SIT y bajo consumo de energía, de alta velocidad de alimentación lógica puerta de circuitos integrados - Producto de retraso del valor teórico de hasta 1 × 10-15 coque menos. SIT tiene unas características de salida de corriente no-saturación y tensión, que triodo características similares a la salida (Figura 1).

Análisis Estructural

Análisis de estructura de transistor de inducción estática

SIT es un dispositivo controlado por voltaje. En el cero voltaje de la puerta o de un pequeño voltaje de puerta negativo, la región del canal está completamente agotada, fue estado de pinzamiento del canal cerca del lado del electrodo fuente en la distribución en forma de silla se produce de barrera de la fuente al drenaje actual está completamente controlado por esta barrera. Además de algunos de la tensión de drenaje, la barrera hacia abajo, la corriente de fuente-drenaje comienza a fluir. Cuanto mayor sea la tensión de drenaje, la más grande, es decir, entre el drenaje y la fuente de la tensión de drenaje SIT es por inducción electrostática para

mantener la conexión eléctrica, así llamado transistor de inducción estática. SIT y el transistor de efecto de campo general (FET) en la estructura de la principal diferencia es: ① canal SIT concentración de dopaje es baja, por el 1012 ~ 1015 cm -3, FET en comparación con 1015 ~ 1017 cm-3; ② SIT tiene un canal corto, En las características de salida, las antiguas características del transistor no saturadas, las características pentodo saturados último.

Estructura

Estructura de transistor de inducción estática, hay tres formas principales de formas estructurales:

Estructura de la puerta Buried

Estructura de la puerta Buried es una estructura típica (Figura 2), apto para dispositivos de baja potencia, estructura de la puerta enterrada

Simbólico transistor de potencia de inducción estática

Estructura de electrodos de superficie

Los medios de comunicación cubren la estructura de la puerta

Cubriendo el dieléctrico de la compuerta estructura de China desarrollado con éxito, esta estructura se aplica tanto a dispositivo de bajo consumo de energía, también es adecuado para la alta frecuencia y el dispositivo de

potencia de microondas, que se caracteriza por poco proceso difícil, de alto rendimiento, bajo coste y adecuado para la producción en masa. China ha desarrollado SIT dispositivo que tiene esta estructura son: 400 MHz, de 1 a 40 W; 1000 MHz, 1 a 12 watts y 1500 MHz, 6 watts SIT dispositivo. Además, en el sistema de 600 MHz de potencia de disipación de 2,3 vatios, menos de 3 dB de ruido del SIT bajo ruido.

Ventaja

Y transistores bipolares en comparación, SIT tiene las siguientes ventajas:

① buena linealidad y bajo ruido. Hecho con amplificador de SIT, la calidad del sonido, el sonido, etc son mejores que los transistores bipolares.

② alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida, puede representar un circuito OTL directa.

③ SIT es un transistor sin base, sin portadores minoritarios en la región de la base del efecto de memoria, velocidad de cambio rápido.

④ Es un dispositivo multi-carrier, a alta corriente tiene un coeficiente de temperatura negativo, el propio dispositivo tiene una temperatura de auto-equilibrio, la capacidad anti-ardiendo.

⑤ Sin efecto descomposición secundaria, y de alta fiabilidad.

⑥ rendimiento a baja temperatura a -19 ℃ funcione correctamente.

⑦ resistencia a la radiación de 50 veces mayor que los transistores bipolares.

Historia

Transistor de inducción estática_4Transistor de inducción estática_5

Estructura de transistor de inducción estática se compone de Japón Junichi Watanabe Nishizawa y presentada, y en 1970 por Junichi Nishizawa reportó el primer solo transistor de inducción estática. SIT de la estructura básica, principio de funcionamiento que el importante proceso que se realiza en una capa epitaxial de alta impedancia P puerta enterrada son veinte a finales de los años 1960 y 1970, del Instituto de Semiconductores Nishizawa desarrollado. Como dispositivo de TIE muestra una característica de temperatura negativo, no causa concentración actual, fácil de conseguir un área grande, el uso de una tecnología de crecimiento de cristales perfecta ha sido muy pequeña resistencia a la puerta; capa de alta resistencia en la capacitancia entre los electrodos muy reducidos, con ello, lograr un alto frecuencia, dispositivos de kilovatios de energía SIT magnitud. Un dispositivo típico tiene una compañía de instrumentos musicales japonesa 200W amplificador de audio de 60 MHz con SIT, Noreste Metal Industries 300W, 1KW, 3KW un SIT potencia puerta enterrados, estos dispositivos de energía exhibido características típicas normalmente abiertos, se puede utilizar para el oscilador ultrasónico industrial calentamiento por inducción de alta

frecuencia. 1976 Junichi Nishizawa ha desarrollado una puerta plana estructura SIT. Posteriormente Japón Textile Machinery Manufacturing aprovechar automáticamente esta tecnología para producir una 1000V, 200A del SIT de alimentación de tipo normalmente abierto, para un ascensor DC / AC de velocidad del motor. Mediante la reducción de la puerta y el drenaje, la puerta y la capacitancia de la línea entre la resistencia a la puerta se pueden reducir usando la estructura de la puerta incrustado, Mitsubishi Electric y Toshiba 1979 desarrollaron respectivamente en 10W 2 GHz; 1GHz100W SIT potencia de microondas, la primera creación de un transistor la banda de frecuencias de microondas de potencia superior a 100 W registros confirmó el excelente desempeño SIT como un transistor, y la fuente de alimentación conmutada, generador de ultrasonidos, un amplificador, la tecnología espacial de potencia de radio y otras aplicaciones que se pueden desarrollar vigorosamente. Después de una cuidadosa investigación y el desarrollo, en 1983 los Estados Unidos GTE Corporation con compuerta de silicio planar y la estructura enterrada-gate, el desarrollo exitoso de la banda de 200 ~ 900 MHz, potencia de salida de 100 W y 1,2 GHz, la potencia de salida de 25W de la TIE, para las comunicaciones por satélite. 1986 a 50 MHz, la potencia RF 500W SIT entrar en el mercado. 1987 Toshiba normalmente abierto 3 KW de potencia SIT, el material de 300KW de calentamiento por inducción de alta frecuencia 100 KHz, mientras que la realización de un trabajo de prueba dispositivo 1MW 200KHz. Northeast Metal Industries, Ltd. de Japón será 50 ~ 100W SIT normalmente abierto para las naves espaciales. SIT usando el KW clase 300W desarrolló el generador de ultrasonidos, el transductor, que incluye más de 75% de eficiencia de conversión; SIT desarrollado usando la clase 300W 100KHz, 25V, fuente de alimentación de conmutación 60A, la eficiencia es 70%. En ese momento el nivel de SIT son: una frecuencia de corte de 30 ~ 50 MHz, corriente continua de 250 A Tensión de bloqueo máximo de 2000V. A finales de los años ochenta, IGBT, VDMOS, MCT desarrollo de nuevos dispositivos, tales como la sustitución de los estudios SIT, los investigadores tienen que centrarse en más dispositivos con rasgos perfectos. Los principales fabricantes de la japonesa Mitsubishi Electric,

Toshiba Corporation, Northeast Metal Industries, Ltd., Francia, CNET, EE.UU. GTE Corporation.

Transistor de Inducción Estática (SIT)

El Dispositivo mas importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estatica (SIT) mostrado

esquemáticamente en la figura 1. El SIT es un dispositivo portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo de electrones

de la fuente a el drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas.Si el dopado y

las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del potencial de barrera sera modulado por la compuerta

y el dranje. Debido a que la corriente se incrementa exponencialmente conforme la barrera es disminuido, las

caracteristicas de la salida del SIT son usualmente no saturadas o “de manera de triodo”, por ejemplo pareciendose a un triodo

de tubo al vacio.El SIT es importante como un dispositivo de microondas a bahas frecuencias en GHz porque este entrega

potencia extremadamente alta por unidad de area.

Figura 1. Seccion transversal de un

transistor de union estática (SIT). Los

electronesfluyen de la fuente

a el drenaje a través de un

“punto ensillado” de potencial

electrostatico entre los electrodos de compuerta.

La fabricación del SIT requiere un grabado anistrópico de pared recta de zanjas de 2 –3 µm de profundidad usando una grabado reactivo de ion (RIE, por sus siglas en ingles) seguida

por una deposición de Metalizacion 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 – 1.5 µm . Los contactos de baja resistencia ohmica son establecidos a las regiones de la fuente en el techo de las uniones. La figura 2 (debajo) muestra una foto SEM de un SIT completo teniendo una ancho de unión de 1µm y una longitud total de union de 1 cm(100 dedos). Para mas claridad , esta foto ha sido tomada

antes de la deposición de las conexiones del puente de aire de la fuente. Caracteristcas experimentales estaticas VI son mas

pequeñas en el SIT mostrado en la figura 3 .El maximo voltaje de drenaje es de 250 volts, la corriente de

encendido en la rodilla es casi 80 mA/mm y la ganacia de bloqueo es aproximadamente 10.

Estos valores son comparables a la mejor literatura reportada para un SIT.

Figura 2. Foto SEM de una gran area experimental de

un dispositivo SIT fabricado en el

laboratorio.Los “dedos” de union son 1µm de ancho y

100 µm de largo.

Figura 3. Caracteristicas VI medidas de un SIT experimental.El voltaje de compuerta cambia desde cero(arriba

de la curva) a 18 V ( debajo de la curva) en cambios de 2V.La escaka Horizontal es de 20 V / div. El maximo voltaje de drenaje mostrado enla foto 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. La figura 4 muestra otra fotografía SEM de la banda C del SIT recientemente fabricado en el laboratorio.

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 parasitas. Este dispositivo exhibió una frecuencia de 7 GHz , el

valor mas alto hasta ahora reportado para un SIT.

Una grafica de corrientes a señal baja contra frecuencia es mostrada en la figura 5

Figura 5