Transistor MESFET:Semua yang perlu Anda ketahui

Berbagai jenis transistor ada di pasaran, banyak di antaranya memiliki tujuan yang unik. Beberapa juga menawarkan fitur khusus untuk aplikasi sirkuit tertentu. Pada artikel ini, kita membahas Transistor MESFET, transistor efek medan. Perangkat semikonduktor ini dapat mengontrol aliran arus melalui saluran, sehingga ideal untuk implementasi RF. Karakteristik lain juga memastikan bahwa ia mencapai kinerja tinggi. Profesional perlu memahami MESFET dan kondisi kerjanya sebelum mengintegrasikannya ke dalam sirkuit. Artikel ini akan membantu Anda melihat dari dekat perangkat. Jadi mari kita mulai!

Transistor Efek Dield-semikonduktor-logam

Diagram skema dari transistor efek medan semikonduktor logam.

Sumber:Wikimedia Commons

MESFET (Transistor Efek Medan Semikonduktor Logam) identik dengan operasi dan konstruksi JFET, tetapi dengan satu perbedaan utama. Umumnya, ia memiliki persimpangan Schottky daripada persimpangan p-n untuk mengubah lebar daerah penipisan dan konduksi kontrol. Dengan mengingat hal ini, Anda dapat menerapkan MESFET dalam aplikasi sirkuit RF berdaya tinggi.

Di sisi lain, Anda juga dapat menggunakan MESFET GaAs (Gallium arsenide), yang telah meningkatkan mobilitas elektron untuk frekuensi tinggi. Ini fitur lapisan aktif dan substrat semi-isolasi dengan kapasitansi parasit rendah. The GaAs MESFET memberikan kinerja yang sangat baik untuk aplikasi yang membutuhkan daya tinggi (40W) dan daya rendah. Misalnya, ini termasuk radar, komunikasi satelit, dan komunikasi gelombang mikro.

Jenis MESFET

Dua tipe MESFET ada di pasaran saat ini, N-channel dan P-channel. Namun, saluran-N lebih populer karena elektronnya bertindak sebagai pembawa muatan. Tipe ini juga memberikan mobilitas elektron 20 kali lebih banyak daripada mobilitas lubang GaAs.

Konstruksi dan Pengerjaan MESFET

Diagram yang menunjukkan struktur MESFET.

Sumber:Wikimedia Commons

MESFET berisi lapisan semikonduktor ultra tipis tunggal yang didoping n ringan yang disebut sebagai saluran. Saluran diukir pada substrat semi-isolasi yang memiliki semikonduktor yang didoping berat di kedua ujungnya, yang dikenal sebagai sumber atau saluran. Sementara itu, logam menutupi bagian atas saluran, yang membentuk persimpangan Schottky, dibuat di antara dua terminal. Area ini juga merupakan gerbang terminal.

Ketika gerbang diatur ke kondisi bias negatif, ia mengontrol aliran arus saluran. Untuk mencapai itu, itu akan menghasilkan wilayah penipisan tanpa pembawa muatan yang dekat dengan gerbang berlapis logam. Akibatnya, proses ini, yang disebut modulasi lebar saluran pembawa, membatasi arus saluran.

Simbol MESFET

Gambar yang mewakili simbol MESFET.

Daerah penipisan melebar di terminal gerbang. Pada simbol, seperti yang ditunjukkan di atas, panah saluran-P mengarah ke luar sedangkan panah saluran-N mengarah ke dalam.

Operasi MESFET

Secara keseluruhan, MESFET beroperasi dalam dua mode, mode peningkatan dan deplesi:

Mode peningkatan MESFET: Dalam mode ini, daerah penipisan memiliki ruang yang cukup untuk memblokir pembawa muatan dari gerbang ke sumber. Selain itu, MESFET disetel ke status tidak aktif secara default. Ini juga menerima tegangan positif antara gerbang dan terminal sumber, menyusutkan daerah penipisan. Akibatnya, saluran menghasilkan arus. Namun, arus besar mengalir ketika sambungan dioda Schottky disetel ke bias maju karena tegangan gerbang-ke-sumber positif.

Mode penipisan MESFET: MESFET beroperasi dalam mode penipisan ketika wilayah penipisan gagal berkembang ke substrat tipe-p. Umumnya, mode ini akan aktif tanpa tegangan sumber gerbang negatif. Setelah menerapkan tegangan negatif, mode penipisan MESFET akan dinonaktifkan, meningkatkan lebar wilayah penipisan. Dengan demikian, mencegah aliran pembawa bermuatan dari sumber ke saluran pembuangan.

Karakteristik MESFET

MESFET menyediakan mobilitas elektron yang tinggi.

Karakteristik MESFET utama meliputi:

Impedansi masukan tinggi: MESFET menawarkan impedansi input yang lebih tinggi daripada transistor bipolar karena sambungan dioda.

Pencegahan perangkap oksida: Tidak seperti MOSFET silikon yang populer, MESFET dapat mencegah perangkap oksida.

Tingkat kontrol geometri tinggi: Selain itu, MESFET menyediakan kontrol panjang saluran yang lebih baik dibandingkan dengan JFET. Kontrol geometri tinggi meningkatkan kinerja produk, memungkinkan geometri kecil untuk frekuensi radio RF.

Kapasitas rendah: Secara keseluruhan, struktur gerbang dioda Schottky menyediakan tingkat kapasitansi rendah, ideal untuk aplikasi RF dan gelombang mikro.

Koefisien suhu negatif: MESFET dapat mencegah terjadinya masalah termal karena koefisien suhu negatifnya.

Mobilitas elektron tinggi: Amplifier dengan teknologi semikonduktor MESFET, yang menyediakan mobilitas elektron tinggi, beroperasi pada frekuensi antara 50GHz dan 100GHz.

Aplikasi MESFET

Ponsel biasanya memiliki fitur MESFET.

MESFET terintegrasi ke dalam banyak aplikasi, termasuk:

• Ponsel
• Sirkuit gelombang mikro
• Komunikasi satelit
• Penguat RF
• Radar
• Perangkat frekuensi tinggi
• Otoelektronik komersial
• Kelebihan dan kekurangan MESFET

MESFET Menawarkan Beberapa Keuntungan Berbeda dengan Satu Kerugian Utama:

Keuntungan:

• Operasi frekuensi tinggi
• Dirancang tanpa lapisan oksida untuk mencegah perangkap oksida
• Tingkat kontrol geometri tinggi
• Impedansi masukan tinggi

Kekurangan:

• Tegangan pengaktifan dioda GaAs Schottky disetel ke 0,7V. Akibatnya, tegangan ambang harus kurang dari nilai ini. Akibatnya, fitur ini akan mempersulit pembuatan sirkuit yang membutuhkan MESFET mode peningkatan.
  

MESFET vs. MOSFET

Gambar yang menunjukkan MOSFET terintegrasi pada sebuah sirkuit.

Sumber:Wikimedia Commons

Perbedaan utama antara MESFET dan MOSFET melibatkan kemampuan operasionalnya. Dalam hal ini, MOSFET diatur ke keadaan mati sampai gerbangnya menerima tegangan lebih tinggi dari ambang batas. Sementara itu, MESFET tetap menyala secara default hingga mendapat tegangan balik.

Ringkasan

Secara keseluruhan, MESFET memiliki gerbang, sumber, dan terminal pembuangan, mirip dengan JFET. Plus, terminal gerbang berfungsi sebagai persimpangan Schottky, yang terdiri dari lapisan logam. Wilayah ini mengontrol lebar zona penipisan saat perangkat diaktifkan atau dinonaktifkan. Konfigurasi seperti itu juga membuat transistor berbeda dari JFET, yang mengandalkan p-n junction. Selain itu, Anda dapat mengintegrasikan GaAs MESFET pada sirkuit yang membutuhkan frekuensi lebih tinggi.

Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang MESFET? Jangan ragu untuk menghubungi kami!