Benvingut al nostre lloc web per obtenir informació i consulta sobre els productes.
El nostre lloc web:https://www.vet-china.com/
A mesura que els processos de fabricació de semiconductors continuen fent avenços, una famosa declaració anomenada "Llei de Moore" ha circulat a la indústria. Va ser proposat per Gordon Moore, un dels fundadors d'Intel, l'any 1965. El seu contingut bàsic és: el nombre de transistors que es poden acomodar en un circuit integrat es duplicarà aproximadament cada 18 a 24 mesos. Aquesta llei no només és una anàlisi i predicció de la tendència de desenvolupament de la indústria, sinó també una força impulsora per al desenvolupament de processos de fabricació de semiconductors: tot és fer transistors amb una mida més petita i un rendiment estable. Des de la dècada de 1950 fins a l'actualitat, uns 70 anys, s'han desenvolupat un total de tecnologies de procés BJT, MOSFET, CMOS, DMOS i híbrids BiCMOS i BCD.
1. BJT
Transistor d'unió bipolar (BJT), conegut comunament com a triode. El flux de càrrega al transistor es deu principalment a la difusió i el moviment de deriva dels portadors a la unió PN. Com que implica el flux tant d'electrons com de forats, s'anomena dispositiu bipolar.
Mirant enrere a la història del seu naixement. A causa de la idea de substituir els triodes de buit per amplificadors sòlids, Shockley va proposar dur a terme investigacions bàsiques sobre semiconductors l'estiu de 1945. A la segona meitat de 1945, Bell Labs va establir un grup d'investigació de física d'estat sòlid dirigit per Shockley. En aquest grup, no només hi ha físics, sinó també enginyers de circuits i químics, entre els quals Bardeen, un físic teòric, i Brattain, un físic experimental. El desembre de 1947, un esdeveniment que va ser considerat una fita per les generacions posteriors va tenir lloc de manera brillant: Bardeen i Brattain van inventar amb èxit el primer transistor de contacte puntual de germani del món amb amplificació de corrent.
El primer transistor de contacte puntual de Bardeen i Brattain
Poc després, Shockley va inventar el transistor d'unió bipolar el 1948. Va proposar que el transistor pogués estar compost per dues unions pn, una polaritzada cap endavant i l'altra polaritzada inversament, i va obtenir una patent el juny de 1948. El 1949 va publicar la teoria detallada. del funcionament del transistor d'unió. Més de dos anys després, els científics i enginyers de Bell Labs van desenvolupar un procés per aconseguir la producció massiva de transistors d'unió (fita el 1951), obrint una nova era de la tecnologia electrònica. En reconeixement a les seves contribucions a la invenció dels transistors, Shockley, Bardeen i Brattain van guanyar conjuntament el Premi Nobel de Física l'any 1956.
Diagrama estructural simple del transistor d'unió bipolar NPN
Pel que fa a l'estructura dels transistors d'unió bipolar, els BJT comuns són NPN i PNP. L'estructura interna detallada es mostra a la figura següent. La regió semiconductora d'impureses corresponent a l'emissor és la regió emissora, que té una alta concentració de dopatge; la regió semiconductora d'impureses corresponent a la base és la regió base, que té una amplada molt fina i una concentració de dopatge molt baixa; la regió semiconductora d'impureses corresponent al col·lector és la regió del col·lector, que té una gran àrea i una concentració de dopatge molt baixa.
Els avantatges de la tecnologia BJT són alta velocitat de resposta, alta transconductància (els canvis de tensió d'entrada corresponen a grans canvis de corrent de sortida), baix soroll, alta precisió analògica i una gran capacitat de conducció de corrent; els inconvenients són la baixa integració (la profunditat vertical no es pot reduir amb la mida lateral) i l'elevat consum d'energia.
2. MOS
Transistor d'efecte de camp semiconductor d'òxid metàl·lic (Metal Oxide Semiconductor FET), és a dir, un transistor d'efecte de camp que controla l'interruptor del canal conductor del semiconductors (S) aplicant tensió a la porta de la capa metàl·lica (alumini M-metall) i el font a través de la capa d'òxid (capa aïllant d'O SiO2) per generar l'efecte del camp elèctric. Com que la porta i la font, i la porta i el drenatge estan aïllades per la capa aïllant de SiO2, MOSFET també s'anomena transistor d'efecte de camp de porta aïllada. El 1962, Bell Labs va anunciar oficialment el desenvolupament reeixit, que es va convertir en una de les fites més importants en la història del desenvolupament de semiconductors i va establir directament les bases tècniques per a l'aparició de la memòria de semiconductors.
El MOSFET es pot dividir en canal P i canal N segons el tipus de canal conductor. Segons l'amplitud de la tensió de la porta, es pot dividir en: tipus d'esgotament: quan la tensió de la porta és zero, hi ha un canal conductor entre el drenatge i la font; Tipus de millora: per als dispositius de canal N (P), només hi ha un canal conductor quan la tensió de la porta és superior a (menys que) zero i el MOSFET de potència és principalment un tipus de millora de canal N.
Les principals diferències entre MOS i triode inclouen, entre d'altres, els punts següents:
-Els triodes són dispositius bipolars perquè tant els portadors majoritaris com minoritaris participen en la conducció al mateix temps; mentre que MOS només condueix l'electricitat a través de portadors majoritaris en semiconductors, i també s'anomena transistor unipolar.
-Els triodes són dispositius controlats per corrent amb un consum d'energia relativament elevat; mentre que els MOSFET són dispositius controlats per tensió amb baix consum d'energia.
-Els triodes tenen una gran resistència a l'encesa, mentre que els tubs MOS tenen una petita resistència a l'encesa, només uns centenars de miliohms. En els dispositius elèctrics actuals, els tubs MOS s'utilitzen generalment com a interruptors, principalment perquè l'eficiència del MOS és relativament alta en comparació amb els triodes.
-Els triodes tenen un cost relativament avantatjós i els tubs MOS són relativament cars.
-Avui en dia, els tubs MOS s'utilitzen per substituir els triodes en la majoria d'escenaris. Només en alguns escenaris de baixa potència o insensibles a la potència, utilitzarem triodes tenint en compte l'avantatge de preu.
3. CMOS
Semiconductor d'òxid metàl·lic complementari: la tecnologia CMOS utilitza transistors semiconductors d'òxid metàl·lic (MOSFET) complementaris de tipus p i de tipus n per construir dispositius electrònics i circuits lògics. La figura següent mostra un inversor CMOS comú, que s'utilitza per a la conversió "1→0" o "0→1".
La figura següent és una secció transversal CMOS típica. El costat esquerre és NMS i el costat dret és PMOS. Els pols G dels dos MOS es connecten entre si com a entrada de porta comuna i els pols D es connecten entre si com a sortida de drenatge comuna. VDD està connectat a la font de PMOS i VSS està connectat a la font de NMOS.
El 1963, Wanlass i Sah de Fairchild Semiconductor van inventar el circuit CMOS. El 1968, l'American Radio Corporation (RCA) va desenvolupar el primer producte de circuit integrat CMOS i, des de llavors, el circuit CMOS ha aconseguit un gran desenvolupament. Els seus avantatges són el baix consum d'energia i l'alta integració (el procés STI/LOCOS pot millorar encara més la integració); el seu desavantatge és l'existència d'un efecte de bloqueig (la polarització inversa de la unió PN s'utilitza com a aïllament entre tubs MOS i la interferència pot formar fàcilment un bucle millorat i cremar el circuit).
4. DMOS
Semiconductor d'òxid metàl·lic de doble difusió: semblant a l'estructura dels dispositius MOSFET ordinaris, també té font, drenatge, porta i altres elèctrodes, però la tensió de ruptura de l'extrem de drenatge és alta. S'utilitza el procés de doble difusió.
La figura següent mostra la secció transversal d'un DMOS estàndard de canal N. Aquest tipus de dispositiu DMOS s'utilitza generalment en aplicacions de commutació de costat baix, on la font del MOSFET està connectada a terra. A més, hi ha un DMOS de canal P. Aquest tipus de dispositiu DMOS s'utilitza normalment en aplicacions de commutació de costat alt, on la font del MOSFET està connectada a una tensió positiva. De manera similar al CMOS, els dispositius DMOS complementaris utilitzen MOSFET de canal N i canal P al mateix xip per proporcionar funcions de commutació complementàries.
Depenent de la direcció del canal, el DMOS es pot dividir en dos tipus, a saber, el transistor d'efecte de camp semiconductor d'òxid metàl·lic de doble difusió vertical VDMOS (MOSFET de doble difusió vertical) i el transistor d'efecte de camp semiconductor d'òxid metàl·lic de doble difusió lateral LDMOS (doble lateral). -MOSFET difús).
Els dispositius VDMOS estan dissenyats amb un canal vertical. En comparació amb els dispositius DMOS laterals, tenen una tensió de ruptura més alta i capacitats de maneig de corrent, però la resistència a l'encesa encara és relativament gran.
Els dispositius LDMOS estan dissenyats amb un canal lateral i són dispositius MOSFET de potència asimètric. En comparació amb els dispositius DMOS verticals, permeten una menor resistència a l'encesa i velocitats de commutació més ràpides.
En comparació amb els MOSFET tradicionals, el DMOS té una capacitat d'encesa més alta i una resistència més baixa, de manera que s'utilitza àmpliament en dispositius electrònics d'alta potència com ara interruptors d'alimentació, eines elèctriques i unitats de vehicles elèctrics.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS és una tecnologia que integra CMOS i dispositius bipolars al mateix xip alhora. La seva idea bàsica és utilitzar dispositius CMOS com a circuit de la unitat principal i afegir dispositius bipolars o circuits on es requereixen grans càrregues capacitives. Per tant, els circuits BiCMOS tenen els avantatges d'una alta integració i un baix consum d'energia dels circuits CMOS, i els avantatges de l'alta velocitat i les capacitats de conducció de corrent fort dels circuits BJT.
La tecnologia BiCMOS SiGe (germani de silici) de STMicroelectronics integra peces de RF, analògiques i digitals en un sol xip, cosa que pot reduir significativament el nombre de components externs i optimitzar el consum d'energia.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, aquesta tecnologia pot fer dispositius bipolars, CMOS i DMOS en el mateix xip, anomenat procés BCD, que va ser desenvolupat per primera vegada amb èxit per STMicroelectronics (ST) el 1986.
Bipolar és adequat per a circuits analògics, CMOS és adequat per a circuits digitals i lògics i DMOS és adequat per a dispositius d'alimentació i d'alta tensió. BCD combina els avantatges dels tres. Després de la millora contínua, el BCD s'utilitza àmpliament en productes en els camps de la gestió de l'energia, l'adquisició de dades analògiques i els actuadors de potència. Segons el lloc web oficial de ST, el procés madur per a BCD encara és d'uns 100 nm, 90 nm encara està en disseny de prototips i la tecnologia 40nmBCD pertany als seus productes de nova generació en desenvolupament.
Hora de publicació: 10-set-2024