MESFET(MODULATION MESFET(MODULATION DOPED FIELD-EFFECT TRANSISTOR) Transistor efek medan semikonduktor logam (MESFET) adalah salah satu jenis transistor efek medan. MESFET hampir serupa dengan JFETdalam JFETdalam hal konstruksi dan terminologi, perbedaannya adalah MESFET tidak menggunakan sambungan p-n sebagai gerbang tetapi menggunakan pertemuan logam-semikonduktor logam-semikonduktor Schottky. MESFET biasanya dibuat di teknologi semikonduktor majemuk untuk mengurangi pemasif permukaan mutu tinggi seperti galium arsenid (GaAs), indium fosfida (InP), atau Silikon karbida (SiC). MESFET lebih cepat, tetapi juga lebih mahal daripada JFET atau MOSFET yang berbasis silikon. MESFET dapat digunakan hingga frekuensi kira-kira 30 GHz, dan biasanya digunakan untk komunikasi frekuensi gelombang mikro dan radar. Untuk penggunaan dalam sirkuit digital, sangat sulit menggunakan MESFET untuk dasar dari sirkuit terpadu digital karena besarnya pemaduan terus meningkat, dan mutunya yang tidak lebih baik dari produksi berbasis CMOS.
Transistor efek medan semikonduktor-logam
Tipe
Komponen aktif
Kategori
Transistor FET
Komponen sejenis
JFET
Kemasan
3 kaki (gerbang, sumber, cerat)
arsitektur Fungsional
MESFET skematis.
MESFET berbeda dari gerbang terisolasi umum FET atau MOSFET dalam bahwa tidak ada isolator dibawah gerbang atas wilayah beralih aktif. Hal ini menunjukkan bahwa gerbang MESFET harus, dalam mode transistor, menjadi bias seperti yang satu tidak memiliki dioda semikonduktor logam maju melakukan bukan zona deplesi terbalik bias mengendalikan saluran yang mendasarinya. Sementara pembatasan ini menghambat kemungkinan sirkuit tertentu, MESFET analog dan perangkat digital bekerja cukup baik jika disimpan dalam batas-batas batas desain. Aspek yang paling penting dari desain adalah logam gerbang batas atas wilayah switching. Umumnya sempit saluran pembawa termodulasi gerbang semakin baik kemampuan penanganan frekuensi, secara keseluruhan. Jarak sumber dan emigrasi sehubungan dengan pintu gerbang, dan sejauh
lateral gerbang adalah penting meskipun parameter desain agak kurang kritis. MESFET kemampuan penanganan saat ini meningkatkan sebagai pintu gerbang memanjang kesamping, menjaga daerah aktif konstan, namun dibatasi oleh pergeseran fasa di sepanjang gerbang karena efek saluran transmisi.Akibatnya MESFETs produksi yang paling menggunakan lapisan atas dibangun dari logam resistansi rendah pada gerbang, sering menghasilkan profil jamur-seperti di penampang
Aplikasi Kemungkinan MESFET Banyak fabrikasi telah dieksplorasi untuk berbagai macam sistem semikonduktor. Beberapa area aplikasi utama adalah:
komunikasi militer
Sebagai kebisingan penguat ujung depan rendah penerima gelombang mikro di kedua militer radar perangkat dan komersial Optoelektronik
satelit komunikasi
Sebagai penguat daya untuk tingkat keluaran dari microwave link.
Sebagai osilator daya.
MISFET(METAL INSULATOR SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR) MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) telah dibuat dengan menggunakan bahan polybenzinidazole (PBI) film LB yang berfungsi sebagai bahan insulator [11]. Film PBI tersebut dibuat untuk ketebalan sekitar 300 Å (12 lapisan). Desain piranti MISFET seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Untuk substrat telah digunakan bahan Indium Phosphate (InP) yang diimplantasi menggunakan ion silikon. Elektrode Gate dibuat dari lapisan bahan Ti/Au, sedangkan elektrode Source dan Drain dibuat dari bahan SiO2 yang kesemua lapisan tersebut dimendapkan dengan teknik evaporation. Sedangkan hasil karakterisasi tegangan Source-Drain, VSD terhadap arus Source-Drain, ISD (VG adalah tegangan Gate) seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Struktur MISFET menggunakan film LB bahan polybenzinidazole (PBI) sebagai lapisan insulator.
Gambar 2. Karakterisasi piranti MISFET yang diperoleh.
MOSFET (MODULATION DOPED FIELD EFFECT TRANSISTOR) Transistor efek medan (FET) adalah transistor yang menggunakan medan listrik untuk mengontrol bentuk dan karenanya konduktivitas dari salurandari satu jenis pembawa muatan dalam semikonduktor material. FET kadang-kadang disebut transistor unipolar untuk kontras tunggal carrier-jenis mereka operasi dengan operasi dual-carrier-jenis bipolar (persimpangan) transistor (BJT). Konsep FET mendahului BJT, meskipun tidak secara fisik diimplementasikan sampai setelah BJTs karena keterbatasan bahan semikonduktor dan relatif mudah BJTs manufaktur dibandingkan dengan FETs pada saat itu.
Sejarah: Transistor efek medan pertama kali dipatenkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan oleh Oskar Heil pada tahun 1934, tapi praktis semi-melakukan perangkat (dengan JFET , persimpangan gerbang transistor efek medan) hanya dikembangkan lama kemudian setelah transistor efek diamati dan dijelaskan oleh tim William Shockley di Bell Labs pada tahun 1947. TheMOSFET (metal-oksida-semikonduktor transistor efek medan), yang sebagian besar menggantikan JFET dan memiliki efek yang lebih besar pada pengembangan elektronik, pertama kali diusulkan oleh Dawon Kahng pada tahun 1960
Informasi dasar FET adalah mayoritas-charge-carrier perangkat. Perangkat ini terdiri dari saluran aktif di mana mayoritas pembawa muatan, elektron atau lubang, aliran dari sumber ke saluran pembuangan.Sumber dan tiriskan konduktor terminal yang terhubung ke semikonduktor melalui kontak ohmik . Konduktivitas saluran adalah fungsi dari potensial diterapkan ke pintu gerbang, disebut sumber. Tiga FET yang terminal adalah: Source (S), di mana pembawa mayoritas masuk saluran. Konvensional saat ini memasuki saluran pada S ditunjuk oleh I S.
Tiriskan (D), di mana mayoritas operator meninggalkan saluran tersebut. Konvensional saat ini memasuki saluran di D ditunjuk oleh I D. Tiriskan untuk Sumber tegangan adalah V DS. Gate (G), terminal yang memodulasi konduktivitas saluran. Dengan menerapkan tegangan ke G, seseorang dapat mengendalikan aku D.
Semua FETs memiliki gerbang, tiriskan, dan terminal sumber yang secara kasar ke basis, kolektor, dan emitor dari BJTs . FETs Kebanyakan juga memiliki terminal keempat disebut tubuh, dasar, massal, atau substrat ini terminal keempat berfungsi untuk. Bias transistor ke dalam operasi, yang merupakan langka untuk membuat non-sepele penggunaan terminal tubuh dalam desain sirkuit, namun keberadaannya adalah penting bila membuat layout fisik dari sebuah sirkuit terpadu . Ukuran L, gerbang panjang dalam diagram, adalah jarak antara sumber dan tiriskan. Lebarnya adalah perpanjangan dari transistor, di tegak lurus diagram untuk penampang. Biasanya lebar jauh lebih besar dari panjang pintu gerbang. Sebuah gerbang panjang dari 1 pM membatasi frekuensi atas sampai sekitar 5 GHz, 0,2 pM sampai sekitar 30 GHz. Nama-nama terminal mengacu pada fungsi mereka. Pintu gerbang terminal dapat dianggap sebagai mengendalikan pembukaan dan penutupan gerbang fisik.Gerbang ini memungkinkan elektron mengalir melalui atau blok bagian mereka dengan menciptakan atau menghilangkan saluran antara sumber dan tiriskan.Elektron mengalir dari terminal sumber ke terminal menguras jika dipengaruhi oleh tegangan yang diberikan. Tubuh hanya mengacu pada sebagian besar semikonduktor di mana pintu gerbang, sumber dan tiriskan kebohongan. Biasanya terminal tubuh terhubung ke tegangan tertinggi atau terendah dalam rangkaian, tergantung pada jenis. Terminal tubuh dan terminal sumber kadang-kadang terhubung bersama-sama karena sumbernya juga kadang-kadang terhubung ke tegangan
tertinggi atau terendah dalam sirkuit, namun ada beberapa kegunaan dari FET yang tidak memiliki konfigurasi seperti itu, seperti gerbang transmisi dan cascode sirkuit .
Informasi FET kontrol aliran elektron (atau lubang elektron ) dari sumber untuk mengalirkan dengan mempengaruhi ukuran dan bentuk dari sebuah "saluran konduktif" yang diciptakan dan dipengaruhi oleh tegangan (atau kurangnya tegangan) diterapkan di seluruh terminal gerbang dan sumber (Untuk kemudahan diskusi, ini mengasumsikan tubuh dan sumber yang terhubung). Ini saluran konduktif adalah "aliran" di mana elektron mengalir dari sumber ke tiriskan. Dalam perangkat saluran-n deplesi-mode, tegangan gerbang-ke-sumber negatif menyebabkan daerah deplesi untuk memperluas dengan lebar dan melanggar batas saluran dari samping, penyempitan saluran. Jika daerah deplesi mengembang untuk benar-benar menutup saluran, hambatan dari saluran dari sumber untuk mengalirkan menjadi besar, dan FET efektif dimatikan seperti switch. Demikian juga tegangan gerbang-ke-sumber positif meningkatkan ukuran saluran dan memungkinkan elektron mengalir dengan mudah. Sebaliknya, pada perangkat saluran-n peningkatan-mode, tegangan gerbang-ke-sumber positif diperlukan untuk membuat saluran konduktif, karena salah satu tidak ada secara alami dalam transistor. Tegangan positif menarik elektron yang mengambang bebas di dalam tubuh ke arah gerbang, membentuk saluran konduktif. Tapi pertama, elektron harus cukup tertarik dekat gerbang untuk melawan ion dopan ditambahkan ke tubuh FET, ini membentuk kawasan bebas dari operator selular disebut daerah penipisan , dan fenomena ini disebut sebagai tegangan ambang dari FET . Selanjutnya gerbang-ke-sumber peningkatan tegangan akan menarik elektron lebih menuju gerbang yang mampu membuat saluran konduktif dari sumber untuk mengalirkan; proses ini disebut inversi. Untuk perangkat tambahan baik-atau penipisan-mode, di saluran dari sumber tegangan jauh lebih sedikit dari gerbang-ke-sumber tegangan, mengubah tegangan gerbang akan mengubah resistansi saluran, dan menguras saat ini akan sebanding dengan mengalirkan tegangan (direferensikan ke sumber tegangan). Dalam mode ini FET beroperasi seperti sebuah resistor variabel dan FET dikatakan beroperasi dalam mode linier atau mode ohmik. Jika saluran dari sumber tegangan meningkat, hal ini menciptakan perubahan yang signifikan asimetris dalam bentuk saluran karena gradien potensial tegangan dari sumber ke tiriskan. Bentuk wilayah inversi menjadi "mencubit-off" di dekat ujung saluran pembuangan saluran. Jika saluran dari sumber tegangan meningkat lebih lanjut, titik pinch-off saluran mulai bergerak menjauh dari saluran pembuangan menuju sumber. FET dikatakan dalam mode saturasi; beberapa penulis menyebutnya sebagai modus aktif, untuk analogi yang lebih baik dengan daerah operasi transistor bipolar. Modus saturasi, atau daerah antara ohmik dan saturasi, digunakan ketika amplifikasi diperlukan. Wilayah diantara kadang-kadang dianggap sebagai bagian dari daerah ohmik atau linier, bahkan di mana drain saat ini tidak kurang lebih linier dengan tegangan tiriskan. Meskipun saluran konduktif yang dibentuk oleh gerbang-ke-sumber tegangan tidak lagi menghubungkan sumber untuk menguras selama mode saturasi, operator tidak terhalang mengalir.Mengingat lagi perangkat n-channel, sebuah daerah penipisan ada dalam tubuh tipe-p, mengelilingi kanal konduktif dan tiriskan dan wilayah sumber. Elektron yang terdiri dari saluran tersebut bebas untuk keluar dari saluran melalui daerah deplesi jika tertarik ke saluran pembuangan dengan saluran dari sumber tegangan. Daerah deplesi bebas dari operator dan memiliki ketahanan terhadap silikon . Setiap kenaikan dari tegangan drain-to-source akan meningkatkan jarak dari drain ke titik pinch-off, resistensi meningkat karena daerah penipisan proporsional dengan tegangan drain-
to-source diterapkan. Perubahan proporsional menyebabkan saluran dari sumber arus tetap relatif tetap independen dari perubahan tegangan drain-to-source dan cukup berbeda dengan modus operasi linier. Dengan demikian dalam mode saturasi, FET berperilaku sebagai sumber konstan-saat ini bukan sebagai sebuah resistor dan dapat digunakan secara efektif sebagai penguat tegangan. Dalam hal ini, tegangan gerbang-ke-sumber menentukan tingkat arus konstan melalui saluran tersebut.
Komposisi FET dapat dibangun dari beberapa semikonduktor, silikon menjadi yang paling umum. FETs Kebanyakan dibuat dengan massal konvensional teknik pemrosesan semikonduktor , menggunakankristal semikonduktor tunggal wafer sebagai daerah aktif, atau saluran. Di antara bahan tubuh yang lebih tidak biasa adalah silikon amorf , silikon polikristalin atau semikonduktor amorf lain di film transistor tipis atau lapangan transistor efek organik yang didasarkan pada semikonduktor organik , sering, isolator gerbang OFET dan elektroda terbuat dari bahan organik, juga. FETs tersebut diproduksi dengan menggunakan berbagai bahan seperti silikon karbida (SiC), gallium arsenide (GaAs), galium nitrida (GaN), dan indium gallium arsenide (InGaAs). Pada bulan Juni 2011, IBM mengumumkan bahwa mereka telah berhasil menggunakan grapheneberbasis FETs dalam sirkuit terpadu Transistor-transistor ini mampu frekuensi cutoff 100 GHz, jauh lebih tinggi dari standar FETs silikon.
Jenis-jenis transistor efek medan
Deplesi-jenis FET bawah tegangan khas. JFET, MOSFET silikon poli-, double-gate MOSFET, logam-gerbang MOSFET, MESFET. Deplesi, elektron, lubang, logam, isolator. Atas = sumber, bawah = tiriskan, kiri = gerbang massal, kanan =.Tegangan yang menyebabkan pembentukan saluran tidak ditampilkan
Saluran dari FET diolah untuk menghasilkan baik sebagai semikonduktor jenis N atau semikonduktor P-type . Para drain dan source dapat diolah dari lawan jenis ke saluran, dalam kasus penipisan FET mode, atau diolah sejenis ke saluran seperti pada perangkat tambahan modus FET. Transistor efek medan juga dibedakan dengan metode isolasi antara saluran dan gerbang. Jenis FET adalah:
CNTFET (Carbon nanotube efek medan transistor)
Para DEPFET adalah FET dibentuk pada substrat penuh habis dan bertindak sebagai node sensor, amplifier dan memori pada waktu yang sama. Hal ini dapat digunakan sebagai sensor (foton) gambar.
Para DGMOSFET adalah MOSFET dengan gerbang ganda.
Para DNAFET adalah FET khusus yang berfungsi sebagai biosensor , dengan menggunakan gerbang terbuat dari satu untai molekul DNA untuk mendeteksi untai DNA yang cocok.
Para FREDFET (Reverse Cepat atau Dioda Pemulihan Cepat epitaxial FET) adalah FET khusus dirancang untuk memberikan pemulihan yang sangat cepat (turn-off) dari dioda tubuh.
Para HEMT ( elektron transistor mobilitas tinggi ), juga disebut sebuah HFET (heterostructure FET), dapat dibuat dengan menggunakan celah pita rekayasa dalam semikonduktor ternary seperti AlGaAs . Bahan lebar band-gap penuh habis membentuk isolasi antara gerbang dan tubuh.
Para HIGFET ( heterostructure gerbang transisitor lapangan terisolasi efek )), digunakan terutama dalam penelitian sekarang.
The IGBT ( insulated-gate bipolar transistor ) adalah perangkat untuk pengaturan daya. Ia memiliki struktur yang mirip dengan MOSFET ditambah dengan saluran konduksi bipolar seperti utama. Ini biasanya digunakan untuk 200-3000 drain-to-source rentang tegangan V operasi. MOSFET daya masih merupakan perangkat pilihan untuk saluran dari sumber tegangan dari 1 sampai 200 V.
Para ISFET (ion-sensitif efek medan transistor) yang digunakan untuk mengukur konsentrasi ion +, dalam larutan, ketika konsentrasi ion (seperti H lihat elektroda pH ) perubahan, arus melalui transistor akan berubah sesuai.
Para JFET (junction transistor efek medan) menggunakan sambungan bias terbalik pn untuk memisahkan gerbang dari tubuh.
Para MESFET (Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor) Pengganti yang pn junction dari JFET dengan penghalang Schottky ; digunakan dalam GaAs dan III-V semikonduktor bahan.
Para MODFET (Modulation-Didoping Bidang Transistor Efek) menggunakan baik kuantum struktur yang dibentuk oleh doping bergradasi daerah aktif.
The MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) menggunakan sebuah isolator (biasanya SiO 2 ) antara gerbang dan tubuh.
Para NOMFET adalah Memori Nano Partikel Transistor Field-Effect Organik
Para OFET adalah Transistor Field-Effect Organik menggunakan semikonduktor organik dalam saluran.
GNRFET adalah Transistor Field-Effect yang menggunakan nanoribbon graphene untuk saluran.
Para VeSFET (Vertikal-Slit Field-Effect Transistor) adalah berbentuk persegi persimpangan-
kurang FET dengan celah sempit yang menghubungkan sumber dan emigrasi di sudut-sudut yang berlawanan. Dua gerbang menempati sudut-sudut lainnya, dan mengontrol arus melalui celah itu.
Para TFET (Terowongan Field-Effect Transistor) didasarkan pada band ke band tunneling
Keuntungan dari FET
Keuntungan utama dari FET adalah resistansi masukan yang tinggi, pada urutan 100M ohm atau lebih. Dengan demikian, itu adalah perangkat tegangan yang dikendalikan, dan menunjukkan tingkat tinggi isolasi antara input dan output. Ini adalah perangkat unipolar, tergantung hanya pada aliran mayoritas saat ini. Hal ini kurang berisik dan dengan demikian ditemukan di FM tuner untuk penerimaan tenang. Hal ini relatif kebal terhadap radiasi. Ini menunjukkan tidak ada tegangan offset nol arus drain dan karenanya membuat helikopter sinyal yang sangat baik. Ini biasanya memiliki stabilitas termal yang lebih baik daripada BJT.
Kekurangan dari FET Ini memiliki keuntungan yang relatif rendah-bandwidth produk dibandingkan dengan BJT. MOSFET memiliki kelemahan menjadi sangat rentan terhadap tegangan yang berlebihan, sehingga membutuhkan penanganan khusus pada saat instalasi.
Penggunaan IGBTs melihat aplikasi dalam switching koil pengapian mesin pembakaran internal, di mana switching cepat dan kemampuan memblokir tegangan adalah penting. FET yang paling umum digunakan adalah MOSFET . Para CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) teknologi proses adalah dasar untuk yang modern digital sirkuit terpadu . Initeknologi proses menggunakan suatu pengaturan dimana (biasanya "peningkatan-mode") p-channel MOSFET dan n-channel MOSFET terhubung secara seri sehingga ketika salah satu aktif, yang lain tidak aktif. Lapisan isolasi rapuh dari MOSFET antara pintu gerbang dan saluran membuatnya rentan terhadap kerusakan elektrostatik selama penanganan. Ini bukan biasanya masalah setelah perangkat telah terpasang di sirkuit dirancang dengan baik. Dalam FET elektron dapat mengalir di kedua arah melalui saluran tersebut ketika dioperasikan dalam mode linier, dan konvensi penamaan terminal drain dan sumber terminal agak sewenang-wenang, sebagai perangkat biasanya (tetapi tidak selalu) yang dibangun secara simetris dari sumber ke tiriskan. Hal ini membuat FET cocok untuk beralih sinyal analog antara jalur ( multiplexing). Dengan konsep ini, seseorang dapat membangun sebuah solid-state mixing board , misalnya. Penggunaan umum dari FET adalah sebagai amplifier. Sebagai contoh, karena resistansi masukan besar dan resistansi output rendah, ia efektif sebagai penyangga di umum-drain (pengikut sumber) konfigurasi.
TRANSISTOR BIPOLAR KONFENSIONAL Terdapat dua jenis kontruksi dasar transistor bipolar, yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p. Untuk jenis n-p-n, transistor bipolar terbuat dari lapisan tipis semikonduktor tipe-p dengan tingkat doping yang relatif rendah, yang diapit oleh dua lapisan semikonduktor tipe-n. Karena alasan sejarah pembuatannya, bagian di tengah disebut “basis” (base), salah satu bagian tipe-n (biasanya mempunyai dimensi yang kecil) disebut “emitor” (emitter) dan yang lainya sebagai “kolektor” (collector). Susunan Lapisan Dan Simbo l Transistor Tanda panah pada gambar diatas menunjukkan kaki emitor dan titik dari material tipe-p ke material tipe-n. Perhatikan bahwa untuk jenis n-p-n, transistor terdiri dari dua sambungan p-n yang berperilaku seperti diode. Setiap diode dapat diberi bias maju atau dibias mundur, sehingga transistor dapat memiliki empat modus pengoperasian. Salah satu modus yang banyak digunakan disebut “modus normal”, yaitu sambungan emitor -basis berbias maju dan sambungan kolektor-basis berbias mundur. Modus ini juga sering disebut sebagai pengoperasian transistor pada “daerah aktif”. Proses Pembuatan (Pabrikasi) Transistor
Pembuatan (pabrikasi) transistor bipolar dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu struktur transistor-alloy melalui difusi dan struktur transistor planar. Gambar dibawah menunjukkan struktur transistoralloy n-p-n. Kolektor terbuat dari chip semikonduktor tipe-n dengan ketebalan kurang dari 1 mm2. Daerah basis dibuat dengan proses difusi kemudian dibuat kontak logam untuk dihubungkan dengan kaki basis. Daerah emitor dibuat dengan teknik alloy pada daerah basis. Sebagai hasilnya berupa sebuah pasangan sambungan p-n yang dipisahkan oleh daerah basis kira-kira setebal kertas. Untuk struktur planar, suatu lapisan tipe-n dengan tingkat doping rendah ditumbuhkan di atas substrat n+ (tanda + menunjukkan tingkat doping sangat tinggi). Setelah melalui proses oksidasi pada permukaan, sebuah jendela (window) dibuka dengan proses penggerusan (etching) dan suatu pengotor (p) dimasukkan ke kristal dengan proses difusi untuk membentuk sambungan (junction). Sekali lagi setelah melalui reoksidasi, sebuah jendela kecil dibuka untuk proses difusi pembentukan daerah emitor (n). Sambungan Transistor Bipolar NPN Secara konvensional simbol transistor n-p-n diperlihatkan pada gambar diatas dilengkapi dengan tanda panah pada emitor yang menunjukkan aliran muatan positif. Walaupun sebuah transistor n-p-n akan bekerja dengan kedua daerah n dapat berfungsi sebagai emitor, namun karena kedua daerah mempunyai tingkat doping dan geometri yang berbeda, maka daerah n yang dimaksud harus diberi label.
TUGAS MATA KULIAH FISIKA DAN TEKNOLOGI SEMIKONDUKTOR
ARTIKEL PERBEDAAN ANTARA MESFET,MISFET,MODFET DAN TRANSISTOR BIPOLAR KONFENSIONAL
Disusun Oleh Nama: SHEILA AMELIA NIM: 4211409039 Prodi : Fisika s1
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG JUNI 2012
