Velkommen til vores hjemmeside for produktinformation og rådgivning.
Vores hjemmeside:https://www.vet-china.com/
Mens halvlederfremstillingsprocesser fortsætter med at skabe gennembrud, har en berømt udtalelse kaldet "Moores lov" cirkuleret i industrien. Det blev foreslået af Gordon Moore, en af grundlæggerne af Intel, i 1965. Dets kerneindhold er: antallet af transistorer, der kan rummes på et integreret kredsløb, vil fordobles cirka hver 18. til 24. måned. Denne lov er ikke kun en analyse og forudsigelse af industriens udviklingstrend, men også en drivkraft for udviklingen af halvlederfremstillingsprocesser - alt er at lave transistorer med mindre størrelse og stabil ydeevne. Fra 1950'erne til i dag, omkring 70 år, er der udviklet i alt BJT, MOSFET, CMOS, DMOS og hybrid BiCMOS og BCD procesteknologier.
1. BJT
Bipolar junction transistor (BJT), almindeligvis kendt som triode. Ladningsstrømmen i transistoren skyldes hovedsageligt diffusionen og driftbevægelsen af bærere ved PN-forbindelsen. Da det involverer strømmen af både elektroner og huller, kaldes det en bipolær enhed.
Ser tilbage på historien om dens fødsel. På grund af ideen om at erstatte vakuumtrioder med solide forstærkere foreslog Shockley at udføre grundforskning i halvledere i sommeren 1945. I anden halvdel af 1945 etablerede Bell Labs en solid-state fysik forskningsgruppe ledet af Shockley. I denne gruppe er der ikke kun fysikere, men også kredsløbsingeniører og kemikere, herunder Bardeen, en teoretisk fysiker, og Brattain, en eksperimentel fysiker. I december 1947 skete en begivenhed, der blev betragtet som en milepæl af senere generationer, strålende - Bardeen og Brattain opfandt med succes verdens første germanium punkt-kontakt transistor med strømforstærkning.
Bardeen og Brattains første punkt-kontakt transistor
Kort derefter opfandt Shockley den bipolære junction transistor i 1948. Han foreslog, at transistoren kan bestå af to pn junctions, den ene fremadrettet og den anden omvendt forspændt, og opnåede et patent i juni 1948. I 1949 udgav han den detaljerede teori. af overgangstransistorens virkemåde. Mere end to år senere udviklede videnskabsmænd og ingeniører ved Bell Labs en proces til at opnå masseproduktion af krydstransistorer (milepæl i 1951), hvilket åbnede en ny æra af elektronisk teknologi. Som en anerkendelse af deres bidrag til opfindelsen af transistorer vandt Shockley, Bardeen og Brattain i fællesskab 1956 Nobelprisen i fysik.
Simpelt strukturdiagram af NPN bipolær forbindelsestransistor
Med hensyn til strukturen af bipolære forbindelsestransistorer er almindelige BJT'er NPN og PNP. Den detaljerede indre struktur er vist i figuren nedenfor. Urenhedshalvlederområdet svarende til emitteren er emitterområdet, som har en høj dopingkoncentration; urenhedshalvlederområdet svarende til basen er basisområdet, som har en meget tynd bredde og en meget lav dopingkoncentration; urenhedshalvlederområdet svarende til kollektoren er kollektorområdet, som har et stort areal og en meget lav dopingkoncentration.
Fordelene ved BJT-teknologi er høj responshastighed, høj transkonduktans (indgangsspændingsændringer svarer til store udgangsstrømændringer), lav støj, høj analog nøjagtighed og stærk strømstyringsevne; Ulemperne er lav integration (lodret dybde kan ikke reduceres med lateral størrelse) og højt strømforbrug.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), det vil sige en felteffekttransistor, der styrer omskifteren af halvlederens (S) ledende kanal ved at påføre spænding til gate af metallaget (M-metal aluminium) og kilde gennem oxidlaget (O-isoleringslag SiO2) for at generere effekten af det elektriske felt. Da gate og source, og gate og drain er isoleret af SiO2-isoleringslaget, kaldes MOSFET også en isoleret gate-felteffekttransistor. I 1962 annoncerede Bell Labs officielt den succesrige udvikling, som blev en af de vigtigste milepæle i halvlederudviklingens historie og direkte lagde det tekniske grundlag for fremkomsten af halvlederhukommelse.
MOSFET kan opdeles i P-kanal og N-kanal i henhold til den ledende kanaltype. Ifølge gatespændingsamplituden kan den opdeles i: udtømningstype - når gatespændingen er nul, er der en ledende kanal mellem drænet og kilden; forbedringstype - for N (P)-kanalenheder er der kun en ledende kanal, når gatespændingen er større end (mindre end) nul, og strøm-MOSFET hovedsageligt er N-kanalforbedringstypen.
De vigtigste forskelle mellem MOS og triode inkluderer, men er ikke begrænset til, følgende punkter:
-Trioder er bipolære enheder, fordi både majoritets- og minoritetsbærere deltager i ledning på samme tid; mens MOS kun leder elektricitet gennem majoritetsbærere i halvledere, og kaldes også en unipolær transistor.
-Trioder er strømstyrede enheder med relativt højt strømforbrug; mens MOSFET'er er spændingskontrollerede enheder med lavt strømforbrug.
-Trioder har stor on-modstand, mens MOS-rør har lille on-modstand, kun et par hundrede milliohm. I nuværende elektriske enheder bruges MOS-rør generelt som afbrydere, primært fordi effektiviteten af MOS er relativt høj sammenlignet med trioder.
-Trioder har en relativt fordelagtig pris, og MOS-rør er relativt dyre.
-I dag bruges MOS-rør til at erstatte trioder i de fleste scenarier. Kun i nogle laveffekts- eller strømufølsomme scenarier vil vi bruge trioder i betragtning af prisfordelen.
3. CMOS
Komplementær metaloxid-halvleder: CMOS-teknologi bruger komplementære p-type og n-type metaloxid-halvledertransistorer (MOSFET'er) til at bygge elektroniske enheder og logiske kredsløb. Følgende figur viser en almindelig CMOS-inverter, som bruges til "1→0" eller "0→1" konvertering.
Følgende figur er et typisk CMOS-tværsnit. Venstre side er NMS, og højre side er PMOS. G-polerne i de to MOS er forbundet sammen som en fælles gate-indgang, og D-polerne er forbundet sammen som en fælles drænudgang. VDD er forbundet til kilden til PMOS, og VSS er forbundet til kilden til NMOS.
I 1963 opfandt Wanlass og Sah fra Fairchild Semiconductor CMOS-kredsløbet. I 1968 udviklede American Radio Corporation (RCA) det første CMOS-integrerede kredsløbsprodukt, og siden da har CMOS-kredsløbet opnået stor udvikling. Dens fordele er lavt strømforbrug og høj integration (STI/LOCOS-processen kan forbedre integrationen yderligere); dens ulempe er eksistensen af en låseeffekt (PN junction reverse bias bruges som isolation mellem MOS-rør, og interferens kan nemt danne en forbedret sløjfe og brænde kredsløbet).
4. DMOS
Dobbelt-diffuseret metaloxid-halvleder: I lighed med strukturen af almindelige MOSFET-enheder har den også source-, dræn-, gate- og andre elektroder, men nedbrydningsspændingen i drænenden er høj. Dobbelt diffusionsproces anvendes.
Nedenstående figur viser tværsnittet af en standard N-kanal DMOS. Denne type DMOS-enhed bruges normalt i lavside switching-applikationer, hvor kilden til MOSFET'en er forbundet til jorden. Derudover er der en P-kanal DMOS. Denne type DMOS-enhed bruges normalt i high-side switching-applikationer, hvor kilden til MOSFET'en er forbundet til en positiv spænding. I lighed med CMOS bruger komplementære DMOS-enheder N-kanal og P-kanal MOSFET'er på den samme chip for at give komplementære omskiftningsfunktioner.
Afhængigt af kanalens retning kan DMOS opdeles i to typer, nemlig vertikal dobbelt-diffuseret metaloxid-halvleder-felteffekttransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) og lateral dobbelt-diffuseret metaloxid-halvleder-felteffekttransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) -Diffuseret MOSFET).
VDMOS-enheder er designet med en lodret kanal. Sammenlignet med laterale DMOS-enheder har de højere gennembrudsspænding og strømhåndteringsevner, men mod-modstanden er stadig relativt stor.
LDMOS-enheder er designet med en lateral kanal og er asymmetriske MOSFET-enheder. Sammenlignet med vertikale DMOS-enheder tillader de lavere on-modstand og hurtigere omskiftningshastigheder.
Sammenlignet med traditionelle MOSFET'er har DMOS højere on-kapacitans og lavere modstand, så det er meget udbredt i højeffekt elektroniske enheder såsom strømafbrydere, elværktøj og elektriske køretøjsdrev.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS er en teknologi, der integrerer CMOS og bipolære enheder på den samme chip på samme tid. Dens grundlæggende idé er at bruge CMOS-enheder som hovedenhedens kredsløb og tilføje bipolære enheder eller kredsløb, hvor der kræves store kapacitive belastninger. Derfor har BiCMOS-kredsløb fordelene ved høj integration og lavt strømforbrug af CMOS-kredsløb og fordelene ved højhastigheds- og stærkstrømsdriftsevner ved BJT-kredsløb.
STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (silicium germanium) teknologi integrerer RF, analoge og digitale dele på en enkelt chip, hvilket kan reducere antallet af eksterne komponenter markant og optimere strømforbruget.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, denne teknologi kan lave bipolære, CMOS- og DMOS-enheder på den samme chip, kaldet BCD-processen, som først med succes blev udviklet af STMicroelectronics (ST) i 1986.
Bipolar er velegnet til analoge kredsløb, CMOS er velegnet til digitale og logiske kredsløb, og DMOS er velegnet til strøm- og højspændingsenheder. BCD kombinerer fordelene ved de tre. Efter kontinuerlig forbedring er BCD meget udbredt i produkter inden for strømstyring, analog dataindsamling og strømaktuatorer. Ifølge STs officielle hjemmeside er den modne proces for BCD stadig omkring 100nm, 90nm er stadig i prototypedesign, og 40nmBCD-teknologi hører til dens næste generations produkter under udvikling.
Indlægstid: 10. september 2024