Tükenme ve geliştirme modları - Depletion and enhancement modes

Tipik voltajlar altında tükenme tipi FET'ler. JFET, poli-silikon MOSFET, çift kapılı MOSFET, metal kapı MOSFET, MESFET.  tükenme  ,  elektronlar  ,  delikler  ,  metal  ,  yalıtkan  . Üst=kaynak, alt=boşaltma, sol=geçit, sağ=yığın. Kanal oluşumuna yol açan voltajlar gösterilmez

In Alan etkili transistörler (FET), tükenme modu ve güçlendirme modu transistör bir olup olmadığını karşılık gelen iki büyük transistör türleri vardır AÇIK devlet veya bir KAPALI sıfır kapı-kaynak gerilimi de devlet.

Geliştirme modu MOSFET'leri (metal-oksit-yarı iletken FET'ler), çoğu entegre devrede ortak anahtarlama elemanlarıdır. Bu cihazlar sıfır kapı-kaynak voltajında ​​​​kapalıdır. Kapı voltajı kaynak voltajından daha yükseğe çekilerek NMOS, kapı voltajı kaynak voltajından daha düşük çekilerek PMOS çalıştırılabilir. Çoğu devrede bu, bir geliştirme modu MOSFET'in kapı voltajını boşaltma voltajına doğru çekmek, onu AÇIK hale getirmek anlamına gelir .

Bir tükenmesi modu MOSFET, cihaz normal olarak ON sıfır kapı kaynağı voltajında. Bu tür cihazlar, mantık devrelerinde (örneğin, tükenme yükü NMOS mantığında) yük "dirençleri" olarak kullanılır. N tipi tükenme yük cihazları için, eşik voltajı yaklaşık –3 V olabilir, bu nedenle kapı 3 V negatif çekilerek kapatılabilir (karşılaştırmaya göre boşaltma, NMOS'taki kaynaktan daha pozitiftir). PMOS'ta kutuplar tersine çevrilir.

Mod, eşik voltajının işaretiyle belirlenebilir (kanalda bir tersine çevirme katmanının oluştuğu noktada kaynak voltajına göre kapı voltajı): N tipi bir FET için, geliştirme modu cihazlarının pozitif eşikleri ve tükenmesi vardır. -mod cihazlarının negatif eşikleri vardır; P tipi FET için, geliştirme modu negatif, tükenme modu pozitif.

Anahtar voltajlar (+3V veya -3V eşik voltajı ile)
NMOS PMOS
Geliştirme modu V d > V s (tip)
AÇIK: V gV s + 3V
KAPALI: V gV s
V d < V s (tip)
AÇIK: V gV s - 3V
KAPALI: V gV s
tükenme modu V d > V s (tip)
AÇIK: V gV s
KAPALI: V gV s - 3V
V d < V s (tip)
AÇIK: V gV s
KAPALI: V gV s + 3V

Kavşak alanı etkisi - transistörler ( JFET'ler ) tükenme modudur, çünkü geçit kaynaktan boşaltma voltajına doğru biraz daha fazla alınırsa, kapı kavşağı önyargıyı iletir. Bu tür cihazlar, bir oksit yalıtkanı yapmanın zor olduğu galyum arsenit ve germanyum yongalarında kullanılır.

alternatif terminoloji

Bazı kaynaklar, bu makalede açıklanan cihaz türleri için "tükenme tipi" ve "geliştirme tipi" olarak "tükenme modu" ve "geliştirme modu" der ve kapı-kaynak voltajının sıfırdan farklı olduğu yön için "mod" terimlerini uygular. . Geçit voltajının drenaj voltajına doğru hareket ettirilmesi kanaldaki iletimi "artırır", bu nedenle bu, geliştirme çalışma modunu tanımlarken kapıyı drenajdan uzaklaştırmak kanalı tüketir, bu nedenle bu, tükenme modunu tanımlar.

Geliştirme yükü ve tükenme yükü mantık aileleri

Tükenme yükü NMOS mantığı , 1970'lerin ikinci yarısında silikon VLSI'de baskın hale gelen mantık ailesini ifade eder ; süreç, hem geliştirme modu hem de tükenme modu transistörlerini destekledi ve tipik mantık devreleri, geliştirme modu aygıtlarını aşağı açılan anahtarlar ve tükenme modu aygıtlarını yükler veya çekmeler olarak kullandı. Tükenme modu transistörlerini desteklemeyen daha eski işlemlerde oluşturulan mantık aileleri geriye dönük olarak geliştirme-yük mantığı veya doymuş-yük mantığı olarak adlandırıldı, çünkü geliştirme modu transistörleri tipik olarak V DD kaynağına açılan kapıya bağlandı ve çalıştırıldı. doyma bölgesi (bazen kapılar daha yüksek bir V GG voltajına eğilimlidir ve daha iyi bir güç gecikme ürünü (PDP) için doğrusal bölgede çalıştırılır , ancak yükler daha fazla alan kaplar). Alternatif olarak, statik mantık kapıları yerine , tükenme modu transistörleri olmayan işlemlerde bazen dört fazlı mantık gibi dinamik mantık kullanıldı.

Örneğin, 1971 Intel 4004, geliştirme yüklü silikon kapılı PMOS mantığını kullandı ve 1976 Zilog Z80, tükenme yüklü silikon kapılı NMOS kullandı.

Tarih

İlk MOSFET Mısır mühendisi tarafından gösterilmiştir (metal oksit yarı iletken alan etkili transistor) Mohamed M. atalla ve Kore mühendisi Dawon Kahng de Bell Laboratuarlarında 1960 bir güçlendirme modu olarak silikon yarı iletken cihaz . 1963'te hem tükenme hem de geliştirme modu MOSFET'leri Steve R. Hofstein ve Fred P. Heiman tarafından RCA Laboratories'de tanımlandı . 1966'da Westinghouse Electric'te TP Brody ve HE Kunig, geliştirme ve tükenme modu indiyum arsenit (InAs) MOS ince film transistörleri (TFT'ler) üretti.

Referanslar