Vorteile von FET-Bauelementen vom Verarmungstyp gegenüber Anreicherungs-MOSFETs

Ich habe den Eindruck gewonnen, dass JFETs und MOSFETs im Verarmungsmodus heutzutage nicht sehr häufig verwendet werden, insbesondere in neuen Designs.

Ich weiß, dass sie unterschiedliche Bias-Netzwerke benötigen, insbesondere als diskrete Komponenten, daher denke ich, dass ihre Verwendung einige Vorteile haben könnte , aber der aktuelle Trend scheint diese Vermutung nicht zu bestätigen.

Werden Bauelemente im Verarmungsmodus durch die Entwicklung der Technologie der Anreicherungs-MOSFETs obsolet? Gibt es noch Anwendungen, bei denen die Verwendung eines Verarmungsgeräts deutliche Vorteile bietet, insbesondere als diskrete Komponenten (ich weiß, dass MOSFETs im Verarmungsmodus als aktive Lasten in der IC-MOS-Technologie verwendet werden können, sodass sie dort möglicherweise noch benötigt werden)?

In diesem Zusammenhang möchte ich auch wissen, ob JFETs immer noch aktiv in neuen Designs verwendet werden, da sie anscheinend durch Verarmungs-MOSFETs ersetzt werden könnten (vorausgesetzt, man brauchte aus irgendeinem Grund wirklich ein Gerät im Verarmungsmodus).

Antworten (2)

Werden Bauelemente im Verarmungsmodus durch die Entwicklung der Technologie der Anreicherungs-MOSFETs obsolet?

Nein, das würde ich nicht sagen. Bauelemente im Verarmungsmodus werden, wie die meisten diskreten Bauelemente, durch die Entwicklung integrierter Schaltkreise obsolet gemacht . Im Laufe der Zeit werden ICs für immer speziellere Zwecke entwickelt, wodurch der Bedarf an Diskreten aller Art reduziert wird. Dies gilt insbesondere für Signalverarbeitungsschaltungen.

Gibt es noch Anwendungen, bei denen der Einsatz eines Depletion Device deutliche Vorteile bringt, insbesondere als diskrete Bauelemente?

Ja. Verarmungsgeräte eignen sich hervorragend für Startschaltungen , um während der Einschaltsequenz der Schaltung einen kleinen Strom bereitzustellen und abgeschaltet zu werden, wenn sie fertig ist. Ihre "Default-on"-Eigenschaft macht sie hier nützlich. Auf dem Markt finden Sie eine Reihe von Hochspannungs-Entleerungsgeräten, die für diesen Zweck gebaut wurden.

Es ist auch ziemlich einfach, eine Stromquelle mit "2 Anschlüssen" mit einem Gerät vom Verarmungstyp herzustellen: Es erfordert lediglich den FET und einen Widerstand . Die Herstellung einer ähnlichen Stromquelle mit Anreicherungs-MOSFETs ist viel umständlicher.

In diesem Zusammenhang möchte ich auch wissen, ob JFETs immer noch aktiv in neuen Designs verwendet werden, da sie anscheinend durch Verarmungs-MOSFETs ersetzt werden könnten.

JFETs neigen dazu, weniger Flimmerrauschen zu haben als Verarmungs- und insbesondere Anreicherungs-MOSFETs, da ihr leitender Kanal tief im Silizium vergraben ist, weit weg von Kristalldefekten an der Oberfläche. Dies macht sie für rauscharme Verstärker nützlich, bei denen der Basisstrom eines BJT nicht akzeptabel wäre.

Danke sehr! Hervorragende Antwort! Und dieser Anwendungshinweis ist wirklich interessant. Ich wusste nicht, dass es Leistungs- MOSFETs im Verarmungsmodus gibt. Ich dachte, Leistungs-MOSFETs seien nur Geräte im Anreicherungsmodus (ich erinnere mich fast, dass ich vor Jahren etwas darüber gelesen habe, dass dies eine notwendige Einschränkung der Technologie ist, aber ich kann mich nicht erinnern, wo - ich kann mich hier durchaus irren).

Bei den ICs liegt es meiner Meinung nach einfach an der Kompatibilität mit den verwendeten Herstellungsverfahren. Die Schwellenspannung eines MOSFET wird durch technologische Parameter (Konzentration von Dotierstoffen im Kanal und Oxiddicke) gesteuert, die von allen Geräten auf dem Chip und hoffentlich vom gesamten Wafer gemeinsam genutzt werden. Das Einfügen einer Vorrichtung vom Verarmungstyp würde mehr Schritte, Masken, Ätzen usw. einführen und wäre einfach teuer, ohne einen signifikanten Vorteil gegenüber dem Gegenstück vom Anreicherungsmodus zu erzielen. Für komplementäre Logik braucht man sie einfach nicht.

JFETs werden aufgrund ihres geringeren Rauschens manchmal immer noch in den Eingangsstufen von Operationsverstärkern verwendet. Da sie einen guten PN-Übergang erfordern, ist es wahrscheinlich schwierig, sie auf die Abmessungen zu schrumpfen, die in modernen IC-Technologien verwendet werden (einige zehn Nanometer).

Als diskreter Teil stimme ich zu, dass ich mir keinen einzelnen MOSFET im Verarmungsmodus vorstellen kann und ihn sicherlich noch nie verwendet habe. Da es wahrscheinlich eine negative Spannung erfordern würde, um es vorzuspannen (oder "positiver" als die Versorgungsschiene), findet man meines Erachtens kaum einen guten Grund, es anstelle eines gewöhnlichen E-Mode-MOSFET zu verwenden.

(+1) für den Hinweis auf das geringere Rauschen von JFETs