BJT, CMOS, DMOS ug uban pang mga teknolohiya sa proseso sa semiconductor

Welcome sa among website para sa impormasyon sa produkto ug konsultasyon.

Ang among website:https://www.vet-china.com/

 

Samtang ang mga proseso sa paghimo sa semiconductor nagpadayon sa paghimo sa mga kalampusan, usa ka bantog nga pahayag nga gitawag nga "Moore's Law" nga nagpalibot sa industriya. Gisugyot kini ni Gordon Moore, usa sa mga founder sa Intel, niadtong 1965. Ang kinauyokan nga sulod niini mao ang: ang gidaghanon sa mga transistor nga ma-accommodate sa usa ka integrated circuit modoble sa gibana-bana matag 18 ngadto sa 24 ka bulan. Kini nga balaod mao ang dili lamang sa usa ka pagtuki ug panagna sa kalamboan trend sa industriya, apan usab sa usa ka nagpalihok nga pwersa alang sa kalamboan sa semiconductor manufacturing proseso - ang tanan mao ang paghimo sa transistors uban sa mas gamay nga gidak-on ug lig-on nga performance. Gikan sa 1950s hangtod karon, mga 70 ka tuig, usa ka kinatibuk-an nga BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, ug hybrid nga BiCMOS ug BCD nga mga teknolohiya sa proseso ang naugmad.

 

1. BJT

Bipolar junction transistor (BJT), kasagarang nailhan nga triode. Ang pag-agos sa bayad sa transistor nag-una tungod sa pagsabwag ug pag-anod sa paglihok sa mga carrier sa PN junction. Tungod kay kini naglakip sa pag-agos sa mga electron ug mga lungag, kini gitawag nga bipolar device.

Paghinumdom sa kasaysayan sa pagkahimugso niini. Tungod sa ideya sa pag-ilis sa mga vacuum triodes sa solid nga mga amplifier, gisugyot ni Shockley nga ipahigayon ang batakang panukiduki sa mga semiconductor sa ting-init sa 1945. Sa ikaduha nga katunga sa 1945, ang Bell Labs nagtukod og solid-state physics research group nga gipangulohan ni Shockley. Niini nga grupo, adunay dili lamang mga physicist, apan adunay mga circuit engineer ug chemist, lakip si Bardeen, usa ka theoretical physicist, ug Brattain, usa ka experimental physicist. Kaniadtong Disyembre 1947, usa ka panghitabo nga giisip nga usa ka milestone sa ulahi nga mga henerasyon nga maayo nga nahitabo - si Bardeen ug Brattain malampuson nga nag-imbento sa labing una nga germanium point-contact transistor sa kalibutan nga adunay karon nga pagpadako.

640 (8)

Bardeen ug Brattain ang unang point-contact transistor

Wala madugay human niadto, si Shockley nag-imbento sa bipolar junction transistor niadtong 1948. Iyang gisugyot nga ang transistor mahimong gilangkuban sa duha ka pn junctions, ang usa forward biased ug ang laing reverse biased, ug nakakuha ug patente niadtong Hunyo 1948. Sa 1949, iyang gipatik ang detalyadong teorya. sa pagtrabaho sa junction transistor. Kapin sa duha ka tuig ang milabay, ang mga siyentista ug mga inhenyero sa Bell Labs nakahimo og proseso aron makab-ot ang mass production sa junction transistors (milestone niadtong 1951), nga nagbukas sa bag-ong panahon sa electronic technology. Sa pag-ila sa ilang mga kontribusyon sa pag-imbento sa mga transistor, Shockley, Bardeen ug Brattain hiniusang nakadaog sa 1956 Nobel Prize sa Physics.

640 (1)

Yano nga structural diagram sa NPN bipolar junction transistor

Mahitungod sa istruktura sa bipolar junction transistors, ang kasagarang mga BJT mao ang NPN ug PNP. Ang detalyado nga internal nga istruktura gipakita sa hulagway sa ubos. Ang impurity semiconductor nga rehiyon nga katumbas sa emitter mao ang emitter nga rehiyon, nga adunay taas nga konsentrasyon sa doping; ang hugaw nga semiconductor nga rehiyon nga katumbas sa base mao ang base nga rehiyon, nga adunay usa ka nipis kaayo nga gilapdon ug usa ka ubos kaayo nga konsentrasyon sa doping; ang impurity semiconductor nga rehiyon nga katumbas sa kolektor mao ang collector region, nga adunay dako nga lugar ug ubos kaayo nga doping concentration.

640
Ang mga bentaha sa teknolohiya sa BJT mao ang taas nga tulin sa pagtubag, taas nga transconductance (mga pagbag-o sa boltahe sa input katumbas sa daghang mga pagbag-o sa karon nga output), ubos nga kasaba, taas nga katukma sa analog, ug kusog nga katakus sa pagmaneho karon; ang mga disadvantages mao ang ubos nga integration (vertical depth dili mapakunhod sa lateral size) ug taas nga konsumo sa kuryente.

 

2. MOS

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), nga mao, usa ka field effect transistor nga nagkontrol sa switch sa semiconductor (S) conductive channel pinaagi sa pagpadapat sa boltahe sa ganghaan sa metal layer (M-metal aluminum) ug ang tinubdan pinaagi sa oxide layer (O-insulating layer SiO2) sa pagmugna sa epekto sa electric kapatagan. Tungod kay ang ganghaan ug ang tinubdan, ug ang ganghaan ug ang kanal gilain sa SiO2 insulating layer, ang MOSFET gitawag usab nga insulated gate field effect transistor. Sa 1962, opisyal nga gipahibalo sa Bell Labs ang malampuson nga pag-uswag, nga nahimong usa sa labing hinungdanon nga mga milestone sa kasaysayan sa pag-uswag sa semiconductor ug direkta nga nagbutang sa teknikal nga pundasyon alang sa pag-abut sa memorya sa semiconductor.

Ang MOSFET mahimong bahinon sa P channel ug N channel sumala sa conductive channel type. Sumala sa amplitude sa boltahe sa ganghaan, kini mahimong bahinon sa: tipo sa pagkaubos-kung ang boltahe sa ganghaan mao ang zero, adunay usa ka conductive channel tali sa habwa, ug sa gigikanan; tipo sa pagpauswag-alang sa mga aparato sa channel sa N (P), adunay usa ka konduktibo nga channel lamang kung ang boltahe sa ganghaan mas dako kaysa (ubos sa) zero, ug ang MOSFET nga gahum sa panguna nga tipo sa pagpaayo sa N channel.

640 (2)

Ang nag-unang kalainan tali sa MOS ug triode naglakip apan dili limitado sa mosunod nga mga punto:

-Ang mga triode mga bipolar nga mga himan tungod kay ang kadaghanan ug minoriya nga mga tigdala nag-apil sa conduction sa samang higayon; samtang ang MOS nagdumala lamang sa elektrisidad pinaagi sa kadaghanan nga mga carrier sa semiconductors, ug gitawag usab nga unipolar transistor.
-Ang mga triode mao ang mga aparato nga kontrolado karon nga adunay medyo taas nga konsumo sa kuryente; samtang ang MOSFET kay boltahe nga kontrolado nga mga himan nga adunay ubos nga konsumo sa kuryente.
-Ang mga triode adunay dako nga on-resistance, samtang ang MOS tubes adunay gamay nga on-resistance, pipila lang ka gatus ka milliohms. Sa karon nga mga de-koryenteng aparato, ang mga tubo sa MOS kasagarang gigamit ingon mga switch, labi na tungod kay ang kahusayan sa MOS medyo taas kung itandi sa mga triode.
-Ang mga triode adunay medyo mapuslanon nga gasto, ug ang mga tubo sa MOS medyo mahal.
-Karon, ang mga tubo sa MOS gigamit aron mapulihan ang mga triode sa kadaghanan nga mga senaryo. Lamang sa pipila ka mga low-power o power-insensitive nga mga senaryo, mogamit kami og mga triode nga gikonsiderar ang bentaha sa presyo.

3. CMOS

Komplementaryong Metal Oxide Semiconductor: Ang teknolohiya sa CMOS naggamit ug komplementaryong p-type ug n-type nga metal oxide semiconductor transistors (MOSFETs) aron magtukod og mga electronic device ug logic circuits. Ang mosunod nga numero nagpakita sa usa ka komon nga CMOS inverter, nga gigamit alang sa "1→0" o "0→1" pagkakabig.

640 (3)

Ang mosunod nga numero usa ka tipikal nga cross-section sa CMOS. Ang wala nga bahin mao ang NMS, ug ang tuo nga kilid mao ang PMOS. Ang G pole sa duha ka MOS konektado sa tingub ingon nga usa ka komon nga ganghaan input, ug ang D pole konektado sa tingub ingon sa usa ka komon nga drain output. Ang VDD konektado sa tinubdan sa PMOS, ug ang VSS konektado sa tinubdan sa NMOS.

640 (4)

Sa 1963, si Wanlass ug Sah sa Fairchild Semiconductor nag-imbento sa CMOS circuit. Sa 1968, ang American Radio Corporation (RCA) nagpalambo sa unang CMOS integrated circuit nga produkto, ug sukad niadto, ang CMOS circuit nakab-ot ang dakong kalamboan. Ang mga bentaha niini mao ang ubos nga konsumo sa kuryente ug taas nga integrasyon (STI/LOCOS nga proseso makapauswag pa sa integrasyon); ang disbentaha niini mao ang paglungtad sa usa ka lock nga epekto (PN junction reverse bias gigamit ingon nga pag-inusara tali sa MOS tubes, ug ang pagpanghilabot dali nga maporma ang usa ka gipaayo nga loop ug gisunog ang circuit).

 

4. DMOS

Doble-Diffused Metal Oxide Semiconductor: Susama sa istruktura sa ordinaryo nga mga aparato sa MOSFET, kini usab adunay gigikanan, kanal, ganghaan ug uban pang mga electrodes, apan taas ang boltahe sa pagkaguba sa tumoy sa kanal. Doble nga proseso sa pagsabwag gigamit.

Ang numero sa ubos nagpakita sa cross-section sa usa ka standard nga N-channel DMOS. Kini nga matang sa DMOS device kasagarang gigamit sa mga low-side switching applications, diin ang tinubdan sa MOSFET konektado sa yuta. Dugang pa, adunay usa ka P-channel DMOS. Kini nga matang sa DMOS device kasagarang gigamit sa high-side switching applications, diin ang tinubdan sa MOSFET konektado sa positibong boltahe. Sama sa CMOS, ang mga komplementaryong DMOS nga mga aparato naggamit sa N-channel ug P-channel MOSFET sa parehas nga chip aron mahatagan ang komplementaryong switching function.

640 (6)

Depende sa direksyon sa channel, ang DMOS mahimong bahinon sa duha ka matang, nga mao ang bertikal double-diffused metal oxide semiconductor field effect transistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) ug lateral double-diffused metal oxide semiconductor field effect transistor LDMOS (Lateral Double. -Nagkalapad nga MOSFET).

Ang mga aparato sa VDMOS gidisenyo nga adunay usa ka bertikal nga channel. Kung itandi sa mga lateral nga aparato sa DMOS, sila adunay mas taas nga breakdown boltahe ug mga kapabilidad sa pagdumala karon, apan ang on-resistance medyo dako pa.

640 (7)

Ang mga aparato sa LDMOS gidisenyo nga adunay usa ka lateral channel ug mga asymmetric power MOSFET nga aparato. Kung itandi sa mga bertikal nga DMOS nga aparato, gitugotan nila ang mas mubu nga resistensya ug mas paspas nga mga tulin sa pagbalhin.

640 (5)

Kung itandi sa tradisyonal nga MOSFETs, ang DMOS adunay mas taas nga on-capacitance ug mas ubos nga resistensya, mao nga kaylap nga gigamit kini sa mga high-power nga electronic device sama sa power switch, power tools ug electric vehicle drives.

 

5. BiCMOS

Ang Bipolar CMOS usa ka teknolohiya nga nag-integrate sa CMOS ug bipolar device sa samang chip sa samang higayon. Ang sukaranan nga ideya niini mao ang paggamit sa mga aparato sa CMOS ingon ang nag-unang yunit sa sirkito, ug pagdugang mga bipolar nga aparato o mga sirkito kung diin kinahanglan ang dagkong mga capacitive load nga mamaneho. Busa, ang mga sirkito sa BiCMOS adunay mga bentaha sa taas nga panagsama ug ubos nga konsumo sa kuryente sa mga sirkito sa CMOS, ug ang mga bentaha sa taas nga tulin ug kusog nga kasamtangan nga mga kapabilidad sa pagmaneho sa mga sirkito sa BJT.

640

Ang STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (silicon germanium) nga teknolohiya nag-apil sa RF, analog ug digital nga mga bahin sa usa ka chip, nga makapakunhod pag-ayo sa gidaghanon sa mga external nga sangkap ug maka-optimize sa konsumo sa kuryente.

 

6. BCD

Bipolar-CMOS-DMOS, kini nga teknolohiya makahimo sa bipolar, CMOS ug DMOS nga mga aparato sa parehas nga chip, nga gitawag nga proseso sa BCD, nga una nga malampuson nga naugmad sa STMicroelectronics (ST) kaniadtong 1986.

640 (1)

Ang bipolar angay alang sa mga analog circuit, ang CMOS angay alang sa digital ug logic circuit, ug ang DMOS angay alang sa gahum ug taas nga boltahe nga mga aparato. Ang BCD naghiusa sa mga bentaha sa tulo. Pagkahuman sa padayon nga pag-uswag, ang BCD kaylap nga gigamit sa mga produkto sa natad sa pagdumala sa kuryente, pagkuha sa analog nga datos ug mga actuator sa kuryente. Sumala sa opisyal nga website sa ST, ang hamtong nga proseso alang sa BCD anaa pa sa palibot sa 100nm, ang 90nm anaa pa sa prototype nga disenyo, ug ang 40nmBCD nga teknolohiya iya sa sunod-sunod nga henerasyon nga mga produkto niini nga giugmad.

 


Oras sa pag-post: Sep-10-2024
WhatsApp Online nga Chat!