Galliumarsenid-Feldeffekttransistoren (GaAsFETs) sind eine Art von Transistoren, die in Halbleitergeräten verwendet werden. Sie verwenden eine einzige Schicht Galliumarsenid als aktiven Bereich und können bei niedrigeren Leistungen und höheren Frequenzen arbeiten als herkömmliche Transistoren auf Siliziumbasis. GaAsFETs werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Hochfrequenz- und Mikrowellensysteme, digitale Signalverarbeitung und Radar.
GaAsFETs bestehen aus einer einkristallinen Galliumarsenidschicht, die zwischen zwei Schichten von Metallkontakten liegt. Um einen Transistor zu bilden, wird der Struktur ein Gate-Anschluss hinzugefügt, der, wenn er in die richtige Richtung vorgespannt wird, ein elektrisches Feld in der Galliumarsenidschicht erzeugt. Dieses elektrische Feld moduliert den Stromfluss durch das Bauelement, so dass es als Verstärker oder Schalter fungieren kann.
Der Hauptvorteil von GaAsFETs besteht darin, dass sie bei höheren Frequenzen und niedrigeren Leistungen arbeiten können als herkömmliche Transistoren auf Siliziumbasis. Außerdem haben sie eine höhere Durchbruchsspannung, so dass sie in Hochspannungsanwendungen eingesetzt werden können. Andererseits sind GaAsFETs teurer als Siliziumtransistoren und reagieren empfindlicher auf Temperaturschwankungen, was sie für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, weniger geeignet macht.
GaAsFETs werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Hochfrequenz- (HF) und Mikrowellensysteme, digitale Signalverarbeitung und Radar. In Hochfrequenz- und Mikrowellenanwendungen werden GaAsFETs als Verstärker, Mischer und Schalter eingesetzt, da sie bei höheren Frequenzen und niedrigeren Leistungen arbeiten können als herkömmliche Transistoren auf Siliziumbasis. In der digitalen Signalverarbeitung können GaAsFETs als Logikgatter sowie für die Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung verwendet werden. GaAsFETs werden auch in Radaranwendungen eingesetzt, wo ihre hohe Durchbruchspannung und ihr geringer Stromverbrauch von Vorteil sind.
Der Herstellungsprozess von GaAsFETs ist komplex und umfasst mehrere Schritte. Zunächst wird eine einkristalline Schicht aus Galliumarsenid auf einem Substrat aufgewachsen. Anschließend werden eine Gate-Elektrode und zwei Metallkontakte abgeschieden. Die Gate-Elektrode wird dann in die richtige Richtung vorgespannt, um ein elektrisches Feld in der Galliumarsenidschicht zu erzeugen. Schließlich wird die Struktur geätzt, um den Transistor zu bilden.
GaAsFETs werden in der Regel in oberflächenmontierten Gehäusen wie bleifreien Chipträgern (LCCs) oder Vierfach-Flachgehäusen (QFPs) verpackt. Diese Gehäuse bieten eine elektrische und thermische Isolierung sowie einen mechanischen Schutz für das Bauteil.
GaAsFETs werden geprüft, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Spezifikationen erfüllen. Dazu werden verschiedene Tests durchgeführt, wie z. B. DC-Strom-Spannungs-Messungen (I-V), AC-Strom-Spannungs-Messungen (AC-IV) und Gate-Leckage-Tests.
GaAsFETs sind im Allgemeinen teurer als Transistoren auf Siliziumbasis, was zum Teil auf den komplexen Herstellungsprozess zurückzuführen ist. Die Kosten beginnen jedoch mit der Verbesserung der Produktionsverfahren und der Erhöhung der Produktionsmengen zu sinken.
GaAsFETs sind eine Art von Transistoren, die in Halbleitergeräten verwendet werden. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Hochfrequenz- und Mikrowellensysteme, digitale Signalverarbeitung und Radar. GaAsFETs sind teurer als Transistoren auf Siliziumbasis, aber ihre Kosten sinken mit der Verbesserung der Produktionsverfahren und der Erhöhung der Produktionsmengen. Außerdem können sie bei höheren Frequenzen und niedrigeren Leistungen als herkömmliche Siliziumtransistoren eingesetzt werden, was sie für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, interessant macht.
Es gibt zwei Haupttypen von Feldeffekttransistoren: den MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und den JFET (Sperrschicht-Feldeffekttransistor).
MOSFETs bestehen aus drei Schichten Halbleitermaterial: einer Source, einem Drain und einem dazwischen liegenden Kanal. Der Kanal ist der Ort, an dem der Strom fließt. Eine an das Gate angelegte Spannung steuert den Strom, der durch den Kanal fließt.
JFETs haben zwei Anschlüsse, eine Source und eine Drain, die durch einen Kanal miteinander verbunden sind. Eine an das Gate angelegte Spannung steuert die Breite des Kanals und damit den Strom, der durch ihn fließt.
Ein Feldeffekttransistor ist ein Transistortyp, der ein elektrisches Feld zur Steuerung des Stromflusses nutzt. Das elektrische Feld wird durch den Spannungsunterschied zwischen der Source und der Drain erzeugt. Die Menge des Stroms, der durch den Transistor fließen kann, wird durch die an das Gate angelegte Spannung gesteuert.
"Feldeffekt" bezieht sich auf die Tatsache, dass der Strom in einem Feldeffekttransistor (FET) durch ein elektrisches Feld gesteuert wird. Das elektrische Feld wird durch den Spannungsunterschied zwischen der Source- und der Drain-Elektrode erzeugt. Die Stärke des Feldes hängt von der Höhe der Spannungsdifferenz und dem Abstand zwischen den Elektroden ab. Wenn das Feld stark genug ist, wird das Halbleitermaterial zwischen den Elektroden "invertiert", d. h. es wird leitfähig. Auf diese Weise ist der FET in der Lage, den Strom zu steuern.
Das Symbol des Feldeffekttransistors ist eine Darstellung eines Transistors, die in elektronischen Schaltplänen verwendet wird. Das Symbol besteht aus zwei Pfeilen, die die beiden Anschlüsse des Transistors, die Basis und den Kollektor, darstellen, und einem Kreis, der das Gate des Transistors repräsentiert.