полевой усилитель

Обобщенный полевой транзистор в качестве усилителя

Усилитель на полевом транзисторе — это усилитель , в котором используется один или несколько полевых транзисторов (FET). Наиболее распространенным типом усилителя на полевых транзисторах является усилитель MOSFET , в котором используются полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET). Основное преимущество полевого транзистора, используемого для усиления, заключается в том, что он имеет очень высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс .

Подробно

Крутизна выражением определяется

g_{m}={I_{\mathrm {D} } \over V_{\mathrm {GS} }}

При перестановке получим

I_{\mathrm {D} }=g_{m}V_{\mathrm {GS} }

Эквивалентная схема

Внутреннее сопротивление R _gs между затвором и истоком появляется между стоком и истоком. R _ds — внутреннее сопротивление между стоком и истоком. Поскольку R _gs очень велико, его принимают бесконечным и R _ds пренебрегают. ^[1]

Усиление напряжения

Для идеальной эквивалентной схемы на полевом транзисторе коэффициент усиления по напряжению определяется выражением:

$A_{v}={\frac {V_{DS}}{V_{GS}}}$

Из эквивалентной схемы

$V_{DS}=I_{D}\cdot R_{D}$

и из определения крутизны,

$V_{GS}={\frac {I_{D}}{g_{m}}}$

мы получаем ^[1]

$A_{V}=g_{m}\cdot R_{D}$

Типы усилителей на полевых транзисторах

Существует три типа усилителей на полевых транзисторах, в зависимости от того, какой вывод является общим входом и выходом. (Это похоже на усилитель на биполярном транзисторе (BJT).)

Усилитель с общим затвором

Вентиль является общим как для входа, так и для выхода.

Усилитель с общим истоком

Источник является общим как для входа, так и для выхода.

Усилитель с общим стоком

Сток общий как для входа, так и для выхода. Он также известен как «последователь источника». ^[2]

История

Основной принцип на полевом транзисторе (FET) усилителя был впервые предложен австро-венгерским физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом в 1925 году. ^[3] Однако его ранняя концепция полевого транзистора не была практичной конструкцией. ^[4] Концепция полевого транзистора позже была также теоретизирована Оскаром Хейлом в 1930-х годах и Уильямом Шокли в 1940-х годах. ^[5] но в то время не было создано ни одного работающего практического полевого транзистора. ^[4]

МОП-транзисторный усилитель

Прорыв произошел в конце 1950-х годов благодаря работе египетского инженера Мохамеда М. Аталлы . ^[6] Он разработал метод пассивации поверхности , который позже стал критически важным для полупроводниковой промышленности , поскольку сделал возможным массовое производство кремниевых полупроводниковых технологий, таких как чипы интегральных схем (ИС). ^[7]^[4]^[8] Для процесса пассивации поверхности он разработал метод термического окисления , который стал прорывом в технологии кремниевых полупроводников. ^[9] Метод пассивации поверхности был представлен Аталлой в 1957 году. ^[10] Основываясь на методе пассивации поверхности, Аталла разработала процесс металл-оксид-полупроводник (МОП). ^[7] с использованием термически окисленного кремния. ^[11]^[12] Он предположил, что процесс МОП можно использовать для создания первого работающего кремниевого полевого транзистора, над созданием которого он начал работать с помощью корейского новобранца Давона Канга . ^[7]

( Усилитель на полевом МОП-транзисторе MOSFET) был изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в 1959 году. ^[5] Они изготовили устройство в ноябре 1959 года. ^[13] и представил его как «поверхностное устройство, индуцированное полем кремния и диоксида кремния» в начале 1960 года, ^[14] на конференции по твердотельным устройствам, проходившей в Университете Карнеги-Меллон . ^[15] На устройство распространяются два патента с давно истекшим сроком действия , каждый из которых подан отдельно Аталлой и Кангом в марте 1960 года. ^[16]^[17]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Томас Л. Флойд (2011). Электронные устройства . Дорлинг Кинерсли (Индия) Pvt. Ltd., лицензиаты Pearson Education в Южной Азии. п. 252. ИСБН 978-81-7758-643-5 .
^ Аллен Моттерсхед (2003). Электронные устройства и схемы . Прентис-Холл Индии, Нью-Дели-110001. ISBN 81-203-0124-2 .
^ Лилиенфельд, Юлиус Эдгар (1926-10-08) «Метод и устройство для управления электрическими токами», патент США 1745175A.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Давон Кан» . Национальный зал славы изобретателей . Проверено 27 июня 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «1960: Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель: хронология полупроводников в компьютерах . Музей истории компьютеров . Проверено 31 августа 2019 г.
^ Пуэрс, Роберт; Бальди, Ливио; Вурде, Марсель Ван де; Нутен, Себастьян Э. ван (2017). Наноэлектроника: материалы, устройства, применение, 2 тома . Джон Уайли и сыновья . п. 14. ISBN 9783527340538 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Мартин (Джон) М. Аталла» . Национальный зал славы изобретателей . 2009 . Проверено 21 июня 2013 г.
^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . стр. 321–3. ISBN 9783540342588 .
^ Хафф, Ховард (2005). Материалы с высокой диэлектрической постоянной: применение СБИС МОП-транзисторов . Springer Science & Business Media . п. 34. ISBN 9783540210818 .
^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . п. 120. ИСБН 9783540342588 .
^ Дил, Брюс Э. (1998). «Основные особенности технологии термического окисления кремния» . Кремниевые материаловедения и технологии . Электрохимическое общество . п. 183. ИСБН 9781566771931 .
^ Патент США 2953486.
^ Бассетт, Росс Нокс (2007). В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий . Издательство Университета Джонса Хопкинса . п. 22. ISBN 9780801886393 .
^ Аталла, М .; Канг, Д. (1960). «Поверхностные устройства, индуцированные полем кремния и диоксида кремния». Конференция IRE-AIEE по исследованию твердотельных устройств . Издательство Университета Карнеги-Меллон .
^ «Устная история: Голди, Хиттингер и Таненбаум» . Институт инженеров электротехники и электроники . 25 сентября 2008 года . Проверено 22 августа 2019 г.
^ Патент США 3 206 670 (1960).
^ Патент США 3102230 (1960).

[Prathamesh-1] Перейти обратно: ^а ^б Томас Л. Флойд (2011). Электронные устройства . Дорлинг Кинерсли (Индия) Pvt. Ltd., лицензиаты Pearson Education в Южной Азии. п. 252. ИСБН 978-81-7758-643-5 .

[2] Аллен Моттерсхед (2003). Электронные устройства и схемы . Прентис-Холл Индии, Нью-Дели-110001. ISBN 81-203-0124-2 .

[p1-3] Лилиенфельд, Юлиус Эдгар (1926-10-08) «Метод и устройство для управления электрическими токами», патент США 1745175A.

[kahng-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Давон Кан» . Национальный зал славы изобретателей . Проверено 27 июня 2019 г.

[computerhistory-5] Перейти обратно: ^а ^б «1960: Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель: хронология полупроводников в компьютерах . Музей истории компьютеров . Проверено 31 августа 2019 г.

[Puers-6] Пуэрс, Роберт; Бальди, Ливио; Вурде, Марсель Ван де; Нутен, Себастьян Э. ван (2017). Наноэлектроника: материалы, устройства, применение, 2 тома . Джон Уайли и сыновья . п. 14. ISBN 9783527340538 .

[atalla-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Мартин (Джон) М. Аталла» . Национальный зал славы изобретателей . 2009 . Проверено 21 июня 2013 г.

[Lojek-8] Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . стр. 321–3. ISBN 9783540342588 .

[Huff34-9] Хафф, Ховард (2005). Материалы с высокой диэлектрической постоянной: применение СБИС МОП-транзисторов . Springer Science & Business Media . п. 34. ISBN 9783540210818 .

[10] Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . п. 120. ИСБН 9783540342588 .

[Deal-11] Дил, Брюс Э. (1998). «Основные особенности технологии термического окисления кремния» . Кремниевые материаловедения и технологии . Электрохимическое общество . п. 183. ИСБН 9781566771931 .

[12] Патент США 2953486.

[Bassett22-13] Бассетт, Росс Нокс (2007). В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий . Издательство Университета Джонса Хопкинса . п. 22. ISBN 9780801886393 .

[14] Аталла, М .; Канг, Д. (1960). «Поверхностные устройства, индуцированные полем кремния и диоксида кремния». Конференция IRE-AIEE по исследованию твердотельных устройств . Издательство Университета Карнеги-Меллон .

[15] «Устная история: Голди, Хиттингер и Таненбаум» . Институт инженеров электротехники и электроники . 25 сентября 2008 года . Проверено 22 августа 2019 г.

[16] Патент США 3 206 670 (1960).

[17] Патент США 3102230 (1960).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]