A V-FET, más néven SIT (Static Induction Transistor), a félvezetők történetének egyik legkülönlegesebb és legrejtélyesebb fejezete. A hetvenes évek elején a Sony, a NEC, a Yamaha és a Hitachi mérnökei olyan audio-teljesítménytranzisztorokat hoztak létre, amelyek működésükben és hangkarakterükben meglepően közel állnak a vákuumcsövek triódáihoz — ám minden előnyük ellenére a technológia néhány év alatt eltűnt.

A SIT-ek története valójában jóval korábban kezdődött, és egyetlen ember nevéhez kötődik.

---

4.1 Jun-ichi Nishizawa – a SIT valódi feltalálója (1950)

Jun-ichi Nishizawa professzort gyakran nevezik „a japán félvezetők atyjának”.
Nem véletlenül: észjárása és kutatásai gyakorlatilag megelőzték korukat.

1950-ben Nishizawa és kollégája, Y. Watanabe bemutatták a félvezető-fizika történetének egyik legkorábbi, radikális újdonságát:

A Static Induction Transistor (SIT) alapelvét.

Ugyanebben az évben Nishizawa feltalálta:

• az első működő PIN-fotodiódát,

• az optikai kommunikáció alapjául szolgáló diódalevezetéseket,

• és megfogalmazta a nagyfeszültségű félvezetők térszűkítésen alapuló működési elvét.

A SIT korai koncepcióját azonban csak 1966–1967 között publikálta olyan formában, amely már a mai elnevezéssel azonosítható — ekkor született meg hivatalosan a Static Induction Transistor név.

Nishizawa célja világos volt:

• egy olyan félvezetőt létrehozni, amely

• nem kapcsoló, mint egy MOSFET,

• nem exponenciális, mint egy bipoláris tranzisztor,

• hanem folytonos, triódás karakterű áramvezérlést ad,

• lineáris, széles dinamikatartománnyal és lágy torzítással.

Másként fogalmazva:

Nishizawa egy szilíciumból készült triódát akart létrehozni — és ez sikerült is.
A SIT az első valóban „csöves jellegű” félvezető.

---

4.2 A SIT fizikai működése – a szilícium-trióda megszületése

A SIT (V-FET) működésének alapja három olyan fizikai tulajdonság, amely egyetlen más félvezetőben sem fordul elő együtt.

1. Vertikális, mély csatornaszerkezet (50–100 μm)
Ez óriási különbség a MOSFET planar és FinFET csatornáihoz képest (20–60 nm).

A vertikális csatorna:

• nagy áramot képes átvinni,

• nagy feszültséget visel el,

• áramvezérlése térszűkítéssel történik,

• a csatorna alakja és mélysége triódás karaktert eredményez.

2. PN-gate szabályzás (nem gate-oxid!)
A MOSFET gate-oxid szigetelt kaput használ.
A SIT viszont PN-átmenetes kaput, amely:

• a csatornában lévő töltéshordozók sűrűségét szabályozza,

• nem kapcsolóként működik, hanem folyamatos árammódosítóként,

• éppen úgy, mint a vákuumtriódák rácsa.

Ez a mechanizmus a SIT triódás karakterének kulcsa.

3. Depletion-mode működés
A SIT alaphelyzetben vezet.

Vg = 0 V → maximális vezetés
Vg –1…–3 V → áram csökken
Vg << 0 V → pinch-off, lezárás

A „Vg ≪ 0 V” kifejezés nem egy konkrét feszültségértéket jelöl, hanem azt az állapotot, amikor a gate–source feszültség jóval negatívabb, mint az adott eszközre jellemző lezárási (pinch-off) feszültség. Ebben a tartományban a PN-gate által létrehozott kiürített réteg a csatorna teljes keresztmetszetét lefedi, így az áramvezetés megszűnik, a SIT lezár.

Másképp fogalmazva:
a SIT esetében a gate nem bekapcsol, hanem fokozatosan elszorítja a csatornát, és a pinch-off akkor következik be, amikor a gate elég negatív ahhoz, hogy a csatorna teljesen kiürüljön.

A V-FET, más néven SIT (Static Induction Transistor), a félvezetők történetének egyik legkülönlegesebb és legrejtélyesebb fejezete. A hetvenes évek elején a Sony, a NEC, a Yamaha és a Hitachi mérnökei olyan audio-teljesítménytranzisztorokat hoztak létre, amelyek működésükben és hangkarakterükben meglepően közel állnak a vákuumcsövek triódáihoz — ám minden előnyük ellenére a technológia néhány év alatt eltűnt.

A SIT-ek története valójában jóval korábban kezdődött, és egyetlen ember nevéhez kötődik.

---

4.1 Jun-ichi Nishizawa – a SIT valódi feltalálója (1950)

Jun-ichi Nishizawa professzort gyakran nevezik „a japán félvezetők atyjának”.
Nem véletlenül: észjárása és kutatásai gyakorlatilag megelőzték korukat.

1950-ben Nishizawa és kollégája, Y. Watanabe bemutatták a félvezető-fizika történetének egyik legkorábbi, radikális újdonságát:

A Static Induction Transistor (SIT) alapelvét.

Ugyanebben az évben Nishizawa feltalálta:

• az első működő PIN-fotodiódát,

• az optikai kommunikáció alapjául szolgáló diódalevezetéseket,

• és megfogalmazta a nagyfeszültségű félvezetők térszűkítésen alapuló működési elvét.

A SIT korai koncepcióját azonban csak 1966–1967 között publikálta olyan formában, amely már a mai elnevezéssel azonosítható — ekkor született meg hivatalosan a Static Induction Transistor név.

Nishizawa célja világos volt:

• egy olyan félvezetőt létrehozni, amely

• nem kapcsoló, mint egy MOSFET,

• nem exponenciális, mint egy bipoláris tranzisztor,

• hanem folytonos, triódás karakterű áramvezérlést ad,

• lineáris, széles dinamikatartománnyal és lágy torzítással.

Másként fogalmazva:

Nishizawa egy szilíciumból készült triódát akart létrehozni — és ez sikerült is.
A SIT az első valóban „csöves jellegű” félvezető.

---

4.2 A SIT fizikai működése – a szilícium-trióda megszületése

A SIT (V-FET) működésének alapja három olyan fizikai tulajdonság, amely egyetlen más félvezetőben sem fordul elő együtt.

1. Vertikális, mély csatornaszerkezet (50–100 μm)
Ez óriási különbség a MOSFET planar és FinFET csatornáihoz képest (20–60 nm).

A vertikális csatorna:

• nagy áramot képes átvinni,

• nagy feszültséget visel el,

• áramvezérlése térszűkítéssel történik,

• a csatorna alakja és mélysége triódás karaktert eredményez.

2. PN-gate szabályzás (nem gate-oxid!)
A MOSFET gate-oxid szigetelt kaput használ.
A SIT viszont PN-átmenetes kaput, amely:

• a csatornában lévő töltéshordozók sűrűségét szabályozza,

• nem kapcsolóként működik, hanem folyamatos árammódosítóként,

• éppen úgy, mint a vákuumtriódák rácsa.

Ez a mechanizmus a SIT triódás karakterének kulcsa.

3. Depletion-mode működés
A SIT alaphelyzetben vezet.

Vg = 0 V → maximális vezetés
Vg –1…–3 V → áram csökken
Vg << 0 V → pinch-off, lezárás

A „Vg ≪ 0 V” kifejezés nem egy konkrét feszültségértéket jelöl, hanem azt az állapotot, amikor a gate–source feszültség jóval negatívabb, mint az adott eszközre jellemző lezárási (pinch-off) feszültség. Ebben a tartományban a PN-gate által létrehozott kiürített réteg a csatorna teljes keresztmetszetét lefedi, így az áramvezetés megszűnik, a SIT lezár.

Másképp fogalmazva:
a SIT esetében a gate nem bekapcsol, hanem fokozatosan elszorítja a csatornát, és a pinch-off akkor következik be, amikor a gate elég negatív ahhoz, hogy a csatorna teljesen kiürüljön.

4.3 A V-FET / SIT technológiai forradalma – Sony, NEC, Yamaha, Hitachi

A SIT audio alkalmazása először a Sony-nál vált valóra, de négy nagy japán gyártó is fejlesztett vagy gyártott saját V-FET-eket.

---

4.3.1 Sony (1973–1978)

A V-FET audioipari bevezetése:

1973 – 2SK60 / 2SJ18
(korai V-FET generáció)

1975–1976 – csúcsgeneráció: 2SK82 / 2SJ28
(kizárólag a csúcsmodellben alkalmazva)

A Sony TA-4650 és TA-5650 a korai 2SK60 / 2SJ18 V-FET tranzisztorokat alkalmazta,
míg a 2SK82 / 2SJ28 páros kizárólag a legendás TA-N88B végfokerősítőben jelent meg.

Gyártás vége: 1977–1978

---

A Sony TA-N88B egyedülálló mérnöki teljesítménye

A Sony TA-N88B a V-FET technológia történetének mérföldköve.
Bár nem az egyetlen komplementer SIT-végfok a világon — hiszen a Yamaha (B-1, B-2) és a NEC is gyártott teljes N/P csatornás V-FET párokat — mégis van egy tulajdonsága, amely mindmáig egyedülállóvá teszi:

A Sony TA-N88B-t a szakirodalom gyakran tévesen hagyományos, analóg SIT-erősítőként említi, pedig a készülék valójában egy korai, PWM-alapú (Pulse Width Modulated) digitális teljesítményerősítő. Bár a végfok valóban a nagy teljesítményű 2SK82 / 2SJ28 V-FET tranzisztorpárra épül, ezek nem lineáris triódás üzemmódban, hanem kapcsolóelemként dolgoznak.

A bemeneti analóg jel egy kb. 500 kHz-es PWM vivőre modulálódik, a SIT-ek nagy sebességgel kapcsolnak, a szinuszos jelalakot pedig a kimeneti LC-aluláteresztő szűrő állítja helyre.

A rendszerhez tartozik a Sony saját fejlesztésű PLPS (Pulse Locked Power Supply) kapcsolóüzemű tápegysége is, amely szintén PWM-elven működik és a teljesítményerősítő aktív részével összehangoltan szabályoz.

Ez azt jelenti, hogy a TA-N88B nem demonstrálja a V-FET-ek analóg hangkarakterét, és nem is A/AB-osztályú topológiát valósít meg, hanem egy rendkívül korai és különleges Class-D (digitális) erősítőt, amelyben a SIT tranzisztorok a kapcsoló-félvezetők szerepét töltik be.

Ez nem kisebbíti a TA-N88B műszaki értékét — sőt:
a Sony ezzel olyan megoldást hozott létre, amely 10–15 évvel megelőzte a modern Class-D topológiákat.

A TA-N88B máig mérnöki kuriózum: korát messze megelőzve demonstrálta, hogy a V-FET technológia nem csak analóg, hanem digitális kapcsolóüzemű rendszerekben is kivételesen gyors, hatékony és stabil lehet.

---

4.3.2 NEC (1974–1981)

A NEC saját SIT-struktúrát fejlesztett:

2SK69 / 2SJ19
2SK70 / 2SJ20 (JVC JM-S7 végfokban használva)
2SK71 / 2SJ21

NEC SIT-ek jellemzői:

kisebb teljesítmény
rendkívül stabil működés
A-osztályú építésekhez kiváló

Gyártás vége: 1981

---

4.3.3 Yamaha (1975–1980)

A Yamaha a legfejlettebb SIT-párosokat készítette:

2SK76 / 2SJ26
2SK77 / 2SJ27
2SK78 / 2SJ24

Használat:

Yamaha B-1
Yamaha B-2

Gyártás vége: 1980

---

4.3.4 Hitachi (1977–1982)

A Hitachi ritkán emlegetett, de valós SIT-eket is gyártott:

2SK89 / 2SJ29

Masszív teljesítmény, TO-3 tokban.

Gyártás vége: 1982

---

4.4 Miért triódás a SIT – összehasonlítás 2SK82, 2SJ28 és ECC81 görbékkel

A 2SK82, 2SJ28 és ECC81 karakterisztikagörbék összevetése egyértelmű:

Mindhárom eszköznél:
a görbék felfelé ívelnek,
nincsenek párhuzamos szaturációs tartományok,
a gate/rács vezérlése lineáris és fokozatos,
a torzítás nagyrészt 2. harmonikus.

MOSFET-ek és pentódák ezzel szemben:
lapos, párhuzamos görbék,
erős „saturation plateau”,
sok magasrendű torzítás,
kemény clipping.

A SIT-ek valóban szilícium-triódák — ezt semmilyen MOSFET nem tudja reprodukálni.

4.5 A SIT hangkarakter – miért utánozhatatlan?

A SIT-ek hangja azért pótolhatatlan, mert:

A torzítás túlnyomórészt 2. harmonikus.
A clipping lágy.
A transzkonduktancia folyamatos.
A PN-gate és a vertikális csatorna miatt a jelút analóg.
A SIT-ek gyorsak, de nem „digitálisak”.

Ezért szólnak a Sony V-FET erősítők ma is úgy, hogy SEMMI más nem szól úgy.

---

4.6 A SIT-ek gyártástechnológiája – miért volt szinte lehetetlen?

A SIT gyártása olyan lépésekből állt, amelyek teljesen idegenek a mai CMOS/MOSFET gyártástól:

mély epitaxiális réteg (50–100 μm)
nagyfeszültségű diffúzió
PN-gate implantáció extrém tűréssel (±1–2%)
wafer feszültségszint 120–200 V
hatalmas chipméret
alacsony wafer-kihasználtság (20–50 db / wafer)
P-csatornás SIT-eknél akár 70–80% selejt

Ez önmagában gazdaságtalan volt.

---

4.7 Miért halt ki a technológia? – 1977–1982

A V-FET gyártás megszűnésének okai:

P-csatornás SIT-ek brutális selejtaránya
A MOSFET gyártás sokkal olcsóbb és gyorsabb lett
Túl kis piac
A Sony és NEC stratégiai váltása
digitalizáció
CMOS
kommunikáció
számítástechnika
Egy SIT újragyártása ma több száz millió dollárba kerülne
Nincs rá ipari igény

---

4.8 Miért nem lehet ma újragyártani a V-FET-eket?

A modern félvezetőgyártás (5–7 nm CMOS, FinFET, GaN, SiC) teljesen másra készült:

Mai technológia
SIT gyártása

5–7 nm csatorna
50–100 μm

1 V működés
100–200 V

kapacitás-optimalizált
nagyáramú vertikális struktúra

digitális célok
nagyfeszültségű analóg célok

A SIT újragyártása ma:

nincs hozzá diffúziós rendszer,
nincs hozzá epitaxial line,
nincs hozzá PN-gate mask technológia,
nincs hozzá gazdasági háttér,
nincs ipari motiváció,
nincs mérnöki tapasztalat.

Egyszerűen:

A mai félvezetőipar már nem tud SIT-et gyártani, mert teljesen más világ felé fejlődött.

A cikk még nem ért véget, lapozz!