FETアンプ
増幅器としての汎用FET

FETアンプは、1つまたは複数の電界効果トランジスタ（FET）を用いたアンプです。FETアンプの中で最も一般的なタイプは、金属酸化膜半導体FET （MOSFET）を用いたMOSFETアンプです。増幅に用いられるFETの主な利点は、入力インピーダンスが非常に高く、出力インピーダンスが低いことです。

詳細

トランスコンダクタンスは次のように与えられる。

グラムメートル＝私DVGS{\displaystyle g_{m}={I_{\mathrm {D} } \over V_{\mathrm {GS} }}}

並べ替えると、

私D＝グラムメートルVGS{\displaystyle I_{\mathrm {D} }=g_{m}V_{\mathrm {GS} }}

等価回路

ゲート・ソース間の内部抵抗R gs は、ドレイン・ソース間に現れます。R dsはドレイン・ソース間の内部抵抗です。R gsは非常に高いため、無限大とみなし、R dsは無視されます。 [ 1 ]

電圧利得

理想的なFET等価回路では、電圧利得は次のように表される。

あv＝VDSVGS{\displaystyle A_{v}={\frac {V_{DS}}{V_{GS}}}}

等価回路から、

VDS＝私D⋅RD{\displaystyle V_{DS}=I_{D}\cdot R_{D}}

そして相互コンダクタンスの定義から、

VGS＝私Dグラムメートル{\displaystyle V_{GS}={\frac {I_{D}}{g_{m}}}}

[ 1 ]を得る

あV＝グラムメートル⋅RD{\displaystyle A_{V}=g_{m}\cdot R_{D}}

FETアンプの種類

FETアンプには、共通の入力端子と出力端子に応じて3つのタイプがあります。（これはバイポーラ接合トランジスタ（BJT）アンプに似ています。）

共通ゲート増幅器

ゲートは入力と出力の両方に共通です。

共通ソース増幅器

ソースは入力と出力の両方に共通です。

共通ドレインアンプ

ドレインは入力と出力に共通です。これは「ソースフォロワ」とも呼ばれます。[ 2 ]

歴史

電界効果トランジスタ（FET）増幅器の基本原理は、1925年にオーストリア・ハンガリー帝国の物理学者ユリウス・エドガー・リリエンフェルトによって初めて提案されました。 [ 3 ]しかし、彼の初期のFET概念は実用的な設計ではありませんでした。[ 4 ] FETの概念は後に1930年代にオスカー・ハイル、1940年代にウィリアム・ショックレーによっても理論化されましたが、[ 5 ]当時は実用的なFETは製造されていませんでした。[ 4 ]

MOSFETアンプ

1950年代後半、エジプトの技術者モハメド・M・アタラの研究によって大きな進展があった。 [ 6 ]彼は表面パッシベーション法を開発したが、これは後に集積回路（IC）チップなどのシリコン半導体技術の大量生産を可能にしたため、半導体産業にとって極めて重要になった。 [ 7 ] [ 4 ] [ 8 ]彼は表面パッシベーションプロセスのために熱酸化法を開発し、これはシリコン半導体技術における大きな進歩であった。[ 9 ]表面パッシベーション法は1957年にアタラによって発表された。 [ 10 ]アタラは表面パッシベーション法を基にして、熱酸化シリコンを使用する金属酸化物半導体（MOS）プロセスを開発し、[ 7 ] [ 11 ] [ 12 ]彼はMOSプロセスを使用して最初の実用的なシリコンFETを構築できると提案し、韓国人新人ダウォン・カンの協力を得てその構築に取り組んだ。[ 7 ]

MOS電界効果トランジスタ（MOSFET）増幅器は、1959年にモハメド・アタラとダウォン・カーンによって発明されました。[ 5 ]彼らは1959年11月にこのデバイスを製造し、 [ 13 ] 1960年初頭にカーネギーメロン大学で開催された固体デバイス会議で「シリコン-二酸化シリコン電界誘起表面デバイス」として発表しました。[ 14 ] [ 15 ]このデバイスは、1960年3月にアタラとカーンによってそれぞれ別々に出願された2つの特許で保護されていますが、現在は期限切れとなっています。 [ 16 ] [ 17 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b Thomas L. Floyd (2011).電子デバイス. Dorling Kinersley (India) Pvt. Ltd., 南アジアにおけるPearson Educationのライセンシー. p. 252. ISBN 978-81-7758-643-5。
  2. ^アレン・モッターズヘッド (2003). 『電子デバイスと回路』 プレンティス・ホール・オブ・インディア, ニューデリー 110001. ISBN 81-203-0124-2。
  3. ^リリエンフェルド、ジュリアス・エドガー (1926-10-08) 「電流を制御する方法および装置」米国特許 1745175A
  4. ^ a b c「Dawon Kahng」全米発明家殿堂. 2019年6月27日閲覧。
  5. ^ a b「1960年：金属酸化膜半導体（MOS）トランジスタの実証」。『シリコンエンジン：コンピュータにおける半導体の年表』。コンピュータ歴史博物館。 2019年8月31日閲覧。
  6. ^ピュアース、ロバート;バルディ、リビオ。ヴォールデ、マルセル・ヴァン・デ。ヌーテン、セバスチャン E. ヴァン (2017)。ナノエレクトロニクス: 材料、デバイス、アプリケーション、2 巻。ジョン・ワイリー＆サンズ。 p. 14.ISBN​ 9783527340538。
  7. ^ a b c 「マーティン（ジョン）M .アタラ」全米発明家殿堂（2009年） 2013年6月21日閲覧。
  8. ^ロジェック、ボー (2007).半導体工学の歴史.シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア. pp.  321–3 . ISBN 9783540342588。
  9. ^ハフ、ハワード (2005).高誘電率材料：VLSI MOSFETアプリケーション.シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア. p. 34. ISBN 9783540210818。
  10. ^ Lojek, Bo (2007).半導体工学の歴史. Springer Science & Business Media . p. 120. ISBN 9783540342588。
  11. ^ Deal, Bruce E. (1998). 「シリコン熱酸化技術のハイライト」 .シリコン材料科学と技術.電気化学協会. p. 183. ISBN 9781566771931。
  12. ^米国特許 2,953,486
  13. ^バセット、ロス・ノックス（2007年）『デジタル時代へ：研究所、スタートアップ企業、そしてMOSテクノロジーの台頭』ジョンズ・ホプキンス大学出版局、p.22、ISBN 9780801886393。
  14. ^ Atalla, M. ; Kahng, D. (1960). 「シリコン-二酸化シリコン電界誘起表面デバイス」. IRE-AIEE固体デバイス研究会議.カーネギーメロン大学出版局.
  15. ^ 「オーラル・ヒストリー：ゴールディ、ヒッティンガー、タネンバウム」電気電子学会2008年9月25日. 2019年8月22日閲覧。
  16. ^米国特許第3,206,670号（1960年）
  17. ^米国特許 3,102,230 (1960)
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