مضخم FET

ترانزستور FET المعمم كمضخم

مضخم FET هو مضخم يستخدم ترانزستورًا واحدًا أو أكثر من ترانزستورات تأثير المجال (FET). النوع الأكثر شيوعًا من مضخمات FET هو مضخم MOSFET ، الذي يستخدم ترانزستورات MOSFET. الميزة الرئيسية لترانزستور FET المستخدم في التضخيم هي مقاومته العالية جدًا عند الدخل ومقاومته المنخفضة عند الخرج .

بالتفصيل

يُعطى معامل التوصيلية بالعلاقة التالية :

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

بإعادة الترتيب، نحصل على

أناد=زمVجيS{\displaystyle I_{\mathrm {D} }=g_{m}V_{\mathrm {GS} }}

الدائرة المكافئة

تظهر المقاومة الداخلية Rgs بين البوابة والمصدر بين المصرف والمصدر. أما Rds فهي المقاومة الداخلية بين المصرف والمصدر. ولأن Rgs قيمة عالية جدًا، تُعتبر لانهائية، ويتم إهمال Rds . [ 1 ]

كسب الجهد

بالنسبة لدائرة FET المكافئة المثالية، يُعطى كسب الجهد بالعلاقة التالية:

أv=VدSVجيS{\displaystyle A_{v}={\frac {V_{DS}}{V_{GS}}}}

من الدائرة المكافئة،

VدS=أنادRد{\displaystyle V_{DS}=I_{D}\cdot R_{D}}

ومن تعريف الموصلية الانتقالية،

VجيS=أنادزم{\displaystyle V_{GS}={\frac {I_{D}}{g_{m}}}}

نحصل على [ 1 ]

أV=زمRد{\displaystyle A_{V}=g_{m}\cdot R_{D}}

أنواع مضخمات FET

توجد ثلاثة أنواع من مضخمات FET، وذلك بحسب الطرف الذي يمثل المدخل والمخرج المشتركين. (وهذا مشابه لمضخم الترانزستور ثنائي القطب (BJT)).

مكبر بوابة مشتركة

البوابة مشتركة بين المدخل والمخرج.

مضخم مصدر مشترك

المصدر مشترك بين المدخلات والمخرجات.

مضخم تصريف مشترك

يُعدّ المصرف مشتركًا بين كل من المدخل والمخرج. ويُعرف أيضًا باسم "مُتّبع المصدر". [ 2 ]

تاريخ

اقترح الفيزيائي النمساوي المجري يوليوس إدغار ليليينفيلد المبدأ الأساسي لمضخم الترانزستور ذي التأثير الحقلي (FET) لأول مرة عام 1925. [ 3 ] إلا أن تصميمه الأولي لم يكن عمليًا. [ 4 ] وقد طُوّر مفهوم الترانزستور ذي التأثير الحقلي لاحقًا من قِبل أوسكار هايل في ثلاثينيات القرن العشرين، وويليام شوكلي في أربعينياته، [ 5 ] ولكن لم يُصنع أي ترانزستور عملي في ذلك الوقت. [ 4 ]

مضخم MOSFET

شهدت صناعة أشباه الموصلات تقدماً ملحوظاً بفضل أعمال المهندس المصري محمد محمد عطا الله في أواخر خمسينيات القرن العشرين. [ 6 ] فقد طور طريقة التخميل السطحي ، التي أصبحت فيما بعد ذات أهمية بالغة في صناعة أشباه الموصلات ، إذ مكّنت من الإنتاج الضخم لتقنية أشباه موصلات السيليكون ، مثل رقائق الدوائر المتكاملة . [ 7 ] [ 4 ] [ 8 ] وفي عملية التخميل السطحي، طور عطا الله طريقة الأكسدة الحرارية ، التي شكلت نقلة نوعية في تكنولوجيا أشباه موصلات السيليكون. [ 9 ] وقدّم عطا الله طريقة التخميل السطحي عام 1957. [ 10 ] وبناءً على هذه الطريقة، طور عطا الله عملية أشباه موصلات أكسيد المعدن (MOS)، [ 7 ] باستخدام السيليكون المؤكسد حرارياً. [ 11 ] [ 12 ] اقترح أنه يمكن استخدام عملية MOS لبناء أول ترانزستور تأثير المجال السيليكوني العامل، والذي بدأ العمل على بنائه بمساعدة المجند الكوري داوون كانغ . [ 7 ]

اخترع محمد عطا الله وداوون كانغ مضخم الترانزستور ذي التأثير الحقلي المعدني-أشباه الموصلات (MOSFET) عام 1959. [ 5 ] وقاما بتصنيع الجهاز في نوفمبر من العام نفسه، [ 13 ] وعرضاه تحت اسم "جهاز السيليكون - ثاني أكسيد السيليكون ذو السطح المستحث حقليًا" في أوائل عام 1960، [ 14 ] في مؤتمر أجهزة الحالة الصلبة الذي عُقد في جامعة كارنيجي ميلون . [ 15 ] ويخضع هذا الجهاز لبراءتي اختراع انتهت صلاحيتهما منذ فترة طويلة ، وقد قدّم كل منهما طلبًا منفصلاً من عطا الله وكانغ في مارس 1960. [ 16 ] [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 توماس ل. فلويد (2011). الأجهزة الإلكترونية . دار نشر دورلينج كينرسلي (الهند) المحدودة، المرخص لها من بيرسون للتعليم في جنوب آسيا. ص 252. ISBN  978-81-7758-643-5.
  2. ألين موترشيد (2003). الأجهزة والدوائر الإلكترونية . برنتيس هول الهند، نيودلهي-110001. ISBN 81-203-0124-2.
  3. ليليانفيلد، يوليوس إدغار (8 أكتوبر 1926) "طريقة وجهاز للتحكم في التيارات الكهربائية" براءة اختراع أمريكية رقم 1745175A
  4. 1 2 3 "داوون كانغ" . قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يونيو 2019 .
  5. 1 2 "1960: عرض ترانزستور أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)" . محرك السيليكون: تسلسل زمني لأشباه الموصلات في أجهزة الكمبيوتر . متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاطلاع عليه في 31 أغسطس 2019 .
  6. ^ بويرس، روبرت. بالدي، ليفيو؛ فوردي، مارسيل فان دي؛ نوتين، سيباستيان إي. فان (2017). الإلكترونيات النانوية: المواد والأجهزة والتطبيقات، مجلدان . جون وايلي وأولاده . ص. 14. رقم ISBN  9783527340538.
  7. 1 2 3 "مارتن (جون) م. عطا الله" . قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين . 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2013 .
  8. لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 321-323 . ISBN  9783540342588.
  9. هاف، هوارد (2005). مواد ذات ثابت عزل كهربائي عالٍ: تطبيقات ترانزستورات MOSFET في الدوائر المتكاملة واسعة النطاق . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 34. ISBN  9783540210818.
  10. لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 120. ISBN  9783540342588.
  11. ديل، بروس إي. (1998). "أبرز ملامح تكنولوجيا الأكسدة الحرارية للسيليكون" . علم وتكنولوجيا مواد السيليكون . الجمعية الكهروكيميائية . ص 183. ISBN  9781566771931.
  12. براءة اختراع أمريكية رقم 2,953,486
  13. باسيت، روس نوكس (2007). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث، والشركات الناشئة، وصعود تقنية MOS . مطبعة جامعة جونز هوبكنز . ص 22. ISBN  9780801886393.
  14. عطالله، مكانغ، د. (1960). "أجهزة سطحية مستحثة بالمجال من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون". مؤتمر أبحاث أجهزة الحالة الصلبة IRE-AIEE . مطبعة جامعة كارنيجي ميلون .
  15. "التاريخ الشفوي: غولدي، هيتينغر، وتانينباوم" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 25 سبتمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2019 .
  16. براءة اختراع أمريكية رقم 3,206,670 (1960)
  17. براءة اختراع أمريكية رقم 3,102,230 (1960)