ترانزیستور اثر میدانی با اثر فشار (Piezoelectric FET)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور اثر میدانی با اثر فشار (Piezoelectric FET) :
Piezoelectric FET (یا Piezo-FET) یک ترانزیستور اثر میدانی است که از خاصیت پیزوالکتریک (تولید بار الکتریکی در اثر تنش مکانیکی) برای مدوله کردن جریان کانال استفاده می کند. این ترانزیستورها می توانند به عنوان حسگرهای فشار، شتاب سنج، و میکروفون های بسیار حساس عمل کنند.
ساختار Piezoelectric FET معمولا شامل یک لایه پیزوالکتریک (مانند PZT، ZnO، یا PVDF) است که روی گیت یا کانال قرار دارد. هنگامی که فشار یا تنش به لایه پیزوالکتریک اعمال می شود، بار الکتریکی در سطح مشترک ایجاد می کند. این بار مشابه یک ولتاژ گیت اضافی عمل کرده و جریان درین را تغییر می دهد. در برخی طراحی ها، لایه پیزوالکتریک خود به عنوان عایق گیت نیز عمل می کند.
\[ \Delta I_D = g_m \cdot \frac{d_{33} \cdot \sigma}{\epsilon} \quad \text{(d33 ضریب پیزوالکتریک، σ تنش)} \]مزایای Piezoelectric FET: حساسیت بالا، ابعاد کوچک، امکان مجتمع سازی با مدارهای CMOS. کاربردها: حسگرهای فشار در میکروفون های MEMS، تشخیص ضربه در کیسه هوا، حسگرهای لرزش، و تجهیزات پزشکی (مانند سمعک های دیجیتال و مانیتورینگ فشار خون).
یکی از چالش های اصلی، یکپارچه سازی مواد پیزوالکتریک با فرآیند CMOS استاندارد است. برخی مواد پیزوالکتریک (مانند PZT) ممکن است با سیلیکون ناسازگار باشند یا نیاز به دمای بالا داشته باشند. تحقیقات بر روی مواد سازگار مانند نیترید آلومینیوم (AlN) و اکسید روی (ZnO) ادامه دارد.
Piezoelectric FETها هنوز در مرحله تحقیقاتی و نمونه های اولیه هستند، اما پتانسیل بالایی برای حسگرهای نسل آینده دارند.
