Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i konsultacije.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Kako proizvodni procesi poluprovodnika nastavljaju da stvaraju proboje, poznata izjava pod nazivom "Moorov zakon" kruži u industriji. Predložio ga je Gordon Moore, jedan od osnivača Intela, 1965. Njegov osnovni sadržaj je: broj tranzistora koji se mogu smjestiti u integrirano kolo će se udvostručiti otprilike svakih 18 do 24 mjeseca. Ovaj zakon nije samo analiza i predviđanje trenda razvoja industrije, već i pokretačka snaga za razvoj procesa proizvodnje poluvodiča - sve je da se naprave tranzistori manje veličine i stabilnih performansi. Od 1950-ih do danas, oko 70 godina, razvijene su ukupno BJT, MOSFET, CMOS, DMOS i hibridne BiCMOS i BCD procesne tehnologije.
1. BJT
Bipolarni spojni tranzistor (BJT), poznatiji kao trioda. Tok naelektrisanja u tranzistoru je uglavnom zbog difuzije i drift kretanja nosilaca na PN spoju. Budući da uključuje protok i elektrona i rupa, naziva se bipolarni uređaj.
Osvrćući se na istoriju njegovog rođenja. Zbog ideje o zamjeni vakuumskih trioda čvrstim pojačivačima, Shockley je u ljeto 1945. predložio da se sprovedu osnovna istraživanja poluvodiča. U drugoj polovini 1945. Bell Labs je osnovao istraživačku grupu za fiziku čvrstog stanja koju je predvodio Shockley. U ovoj grupi nisu samo fizičari, već i inženjeri i hemičari, uključujući Bardeena, teorijskog fizičara, i Brattaina, eksperimentalnog fizičara. U decembru 1947. godine, sjajno se dogodio događaj koji su kasnije generacije smatrale prekretnicom - Bardeen i Brattain su uspješno izmislili prvi na svijetu germanijumski tranzistor sa tačkastim kontaktom sa strujnim pojačanjem.
Bardeenov i Brattainov prvi tranzistor s tačkastim kontaktom
Ubrzo nakon toga, Shockley je 1948. izumio tranzistor bipolarnog spoja. Predložio je da se tranzistor može sastojati od dva pn spoja, od kojih je jedan usmjeren naprijed, a drugi obrnuto, i dobio patent u junu 1948. Godine 1949. objavio je detaljnu teoriju rada spojnog tranzistora. Više od dvije godine kasnije, naučnici i inženjeri u Bell Labs-u razvili su proces za postizanje masovne proizvodnje spojnih tranzistora (prekretnica 1951.), otvarajući novu eru elektronske tehnologije. Kao priznanje za njihov doprinos pronalasku tranzistora, Shockley, Bardeen i Brattain su zajedno osvojili Nobelovu nagradu za fiziku 1956. godine.
Jednostavan strukturni dijagram NPN bipolarnog spojnog tranzistora
Što se tiče strukture bipolarnih spojnih tranzistora, uobičajeni BJT su NPN i PNP. Detaljna unutrašnja struktura prikazana je na donjoj slici. Područje poluvodiča nečistoće koje odgovara emiteru je područje emitera, koje ima visoku koncentraciju dopinga; oblast poluprovodnika nečistoće koja odgovara bazi je bazna oblast, koja ima vrlo tanku širinu i vrlo nisku koncentraciju dopinga; oblast poluprovodnika nečistoće koja odgovara kolektoru je oblast kolektora, koja ima veliku površinu i vrlo nisku koncentraciju dopinga.
Prednosti BJT tehnologije su velika brzina odziva, visoka transkonduktivnost (promjene ulaznog napona odgovaraju velikim promjenama izlazne struje), nizak šum, visoka analogna preciznost i sposobnost pokretanja jake struje; nedostaci su niska integracija (vertikalna dubina se ne može smanjiti bočnom veličinom) i velika potrošnja energije.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tranzistor (Metal Oxide Semiconductor FET), odnosno tranzistor sa efektom polja koji kontroliše prekidač poluprovodničkog (S) provodnog kanala primjenom napona na kapiju metalnog sloja (M-metal aluminijum) i izvor kroz oksidni sloj (O-izolacijski sloj SiO2) za stvaranje efekta električnog polja. Budući da su gejt i izvor, te gejt i drejn izolovani SiO2 izolacionim slojem, MOSFET se takođe naziva izolovanim tranzistorom sa efektom polja. Godine 1962. Bell Labs je službeno objavio uspješan razvoj, koji je postao jedna od najvažnijih prekretnica u historiji razvoja poluvodiča i direktno je postavio tehničke temelje za pojavu poluvodičke memorije.
MOSFET se može podijeliti na P kanal i N kanal prema tipu provodnog kanala. Prema amplitudi napona na gejtu, može se podijeliti na: tip deplecije – kada je napon na gejtu nula, između drena i izvora postoji provodni kanal; Tip poboljšanja - za N (P) kanalne uređaje, provodni kanal postoji samo kada je napon na kapiji veći od (manji od) nule, a MOSFET snage je uglavnom N kanalnog tipa poboljšanja.
Glavne razlike između MOS-a i triode uključuju, ali nisu ograničene na sljedeće točke:
-Triode su bipolarni uređaji jer u provodljivosti istovremeno učestvuju i većinski i manjinski nosioci; dok MOS provodi struju samo kroz većinske nosioce u poluvodičima, a naziva se i unipolarnim tranzistorom.
-Triode su strujno kontrolisani uređaji sa relativno velikom potrošnjom energije; dok su MOSFET-ovi naponski kontrolirani uređaji s malom potrošnjom energije.
-Triode imaju veliki otpor na uključenje, dok MOS cijevi imaju mali otpor na uključenje, samo nekoliko stotina milioma. U trenutnim električnim uređajima, MOS cijevi se općenito koriste kao prekidači, uglavnom zato što je efikasnost MOS-a relativno visoka u poređenju s triodama.
-Triode imaju relativno povoljnu cijenu, a MOS cijevi su relativno skupe.
-U današnje vrijeme, MOS cijevi se koriste za zamjenu trioda u većini scenarija. Samo u nekim scenarijima male snage ili neosjetljivosti na snagu, koristit ćemo triode s obzirom na prednost u cijeni.
3. CMOS
Komplementarni metalni oksidni poluvodič: CMOS tehnologija koristi komplementarne poluvodičke tranzistori od metalnog oksida (MOSFET) p-tipa i n-tipa za izgradnju elektronskih uređaja i logičkih kola. Sljedeća slika prikazuje uobičajeni CMOS pretvarač, koji se koristi za "1→0" ili "0→1" konverziju.
Sljedeća slika je tipičan CMOS poprečni presjek. Lijeva strana je NMS, a desna PMOS. G polovi dva MOS-a su povezani zajedno kao zajednički ulaz gejta, a D polovi su povezani zajedno kao zajednički izlaz za odvod. VDD je povezan sa izvorom PMOS-a, a VSS je povezan sa izvorom NMOS-a.
Godine 1963., Wanlass i Sah iz Fairchild Semiconductora izumili su CMOS kolo. Godine 1968., American Radio Corporation (RCA) razvila je prvi proizvod CMOS integriranog kola i od tada je CMOS kolo postiglo veliki razvoj. Njegove prednosti su niska potrošnja energije i visoka integracija (STI/LOCOS proces može dodatno poboljšati integraciju); njegov nedostatak je postojanje efekta zaključavanja (reverzna pristranost PN spoja se koristi kao izolacija između MOS cijevi, a smetnje mogu lako formirati poboljšanu petlju i spaliti kolo).
4. DMOS
Dvostruko difuzni poluvodič metalnog oksida: Slično strukturi običnih MOSFET uređaja, takođe ima izvor, odvod, kapiju i druge elektrode, ali je napon proboja na kraju drena visok. Koristi se proces dvostruke difuzije.
Slika ispod prikazuje poprečni presjek standardnog N-kanalnog DMOS-a. Ovaj tip DMOS uređaja se obično koristi u aplikacijama za prebacivanje na niskoj strani, gdje je izvor MOSFET-a povezan sa zemljom. Pored toga, postoji i P-kanalni DMOS. Ovaj tip DMOS uređaja se obično koristi u aplikacijama za prebacivanje na visokoj strani, gdje je izvor MOSFET-a povezan na pozitivan napon. Slično CMOS-u, komplementarni DMOS uređaji koriste N-kanalne i P-kanalne MOSFET-ove na istom čipu za pružanje komplementarnih funkcija prebacivanja.
Ovisno o smjeru kanala, DMOS se može podijeliti na dva tipa, a to su vertikalni dvostruko difuzni metal oksid poluvodički tranzistor s efektom polja VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) i bočni dvostruko difuzni metal oksid poluvodički tranzistor sa efektom polja LDMOS (Lateral Double -Difuzni MOSFET).
VDMOS uređaji su dizajnirani sa vertikalnim kanalom. U poređenju sa bočnim DMOS uređajima, oni imaju veće mogućnosti upravljanja naponom proboja i strujom, ali je otpor na uključenje i dalje relativno velik.
LDMOS uređaji su dizajnirani sa bočnim kanalom i predstavljaju asimetrične MOSFET uređaje. U poređenju sa vertikalnim DMOS uređajima, oni omogućavaju manji otpor na uključenje i veće brzine prebacivanja.
U poređenju sa tradicionalnim MOSFET-ovima, DMOS ima veći kapacitet uključivanja i manji otpor, tako da se široko koristi u elektronskim uređajima velike snage kao što su prekidači za napajanje, električni alati i pogoni električnih vozila.
5. BiCMOS
Bipolarni CMOS je tehnologija koja integriše CMOS i bipolarne uređaje na istom čipu u isto vrijeme. Njegova osnovna ideja je koristiti CMOS uređaje kao kolo glavne jedinice i dodati bipolarne uređaje ili kola gdje su potrebna velika kapacitivna opterećenja. Stoga, BiCMOS kola imaju prednosti visoke integracije i niske potrošnje energije CMOS kola, kao i prednosti velike brzine i mogućnosti pokretanja jake struje BJT kola.
STMicroelectronics-ova BiCMOS SiGe (silicijum germanijum) tehnologija integriše RF, analogne i digitalne delove na jednom čipu, što može značajno da smanji broj spoljnih komponenti i optimizuje potrošnju energije.
6. BCD
Bipolarni-CMOS-DMOS, ova tehnologija može napraviti bipolarne, CMOS i DMOS uređaje na istom čipu, nazvanom BCD proces, koji je prvi uspješno razvio STMicroelectronics (ST) 1986. godine.
Bipolarni je pogodan za analogna kola, CMOS je pogodan za digitalna i logička kola, a DMOS je pogodan za energetske i visokonaponske uređaje. BCD kombinuje prednosti ova tri. Nakon kontinuiranog poboljšanja, BCD se široko koristi u proizvodima u oblastima upravljanja napajanjem, prikupljanja analognih podataka i energetskih aktuatora. Prema službenoj web stranici ST-a, zreli proces za BCD je još uvijek oko 100 nm, 90 nm je još uvijek u dizajnu prototipa, a 40 nmBCD tehnologija pripada njegovim proizvodima sljedeće generacije u razvoju.
Vrijeme objave: Sep-10-2024