ترانزیستور اثر میدانی تونلی (Tunnel FET - TFET)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور اثر میدانی تونلی (Tunnel FET - TFET) :
TFET (Tunnel FET) یک ترانزیستور اثر میدانی است که از مکانیزم تونل زنی کوانتومی (به جای تزریق گرمایونی در MOSFET) برای عبور جریان استفاده می کند. ساختار آن شبیه به یک دیود تونلی p-i-n است که با گیت کنترل می شود. در TFET، سورس و درین از نوع مخالف (مثلا سورس P+ و درین N+) هستند و ناحیه کانال از نوع ذاتی (i) یا سبک با ناخالصی است.
در حالت خاموش (
\[ V_{GS}=0 \])، سد تونل زنی عریض است و جریان بسیار کمی (زیر پیکوآمپر) جاری است. با اعمال ولتاژ مثبت به گیت (برای TFET نوع N)، نوارهای انرژی در کانال پایین آمده و سد تونل زنی باریک می شود. الکترون ها از نوار ظرفیت سورس (P+) به نوار رسانش کانال (i) تونل می زنند و جریان ایجاد می شود. این مکانیزم منجر به Subthreshold Swing کمتر از ۶۰ mV/dec (محدودیت MOSFET) می شود که برای کاربردهای ولتاژ پایین و توان بسیار کم ایده آل است.
\[ SS = \frac{\partial V_{GS}}{\partial (\log_{10} I_D)} < 60\,\text{mV/dec} \]مزیت اصلی TFET، توان مصرفی بسیار پایین در حالت خاموش و امکان کار با ولتاژ تغذیه زیر ۰.۵ ولت است. این ویژگی ها TFET را برای اینترنت اشیا (IoT)، تجهیزات پزشکی قابل کاشت، و مدارهای با توان فوق پایین مناسب می سازد.
چالش ها: جریان روشن (
\[ I_{ON} \]) پایین در مقایسه با MOSFET (به دلیل تونل زنی محدود)، وابستگی شدید به ساختار و مواد (معمولا از Si, SiGe, III-V استفاده می شود)، و پدیده ambipolar (رسانش دوگانه N و P). تحقیقات برای بهبود
\[ I_{ON} \]با استفاده از مواد با جرم مؤثر کم (مانند InAs, Ge) ادامه دارد.
