Tere tulemast meie veebisaidile tooteteabe ja konsultatsiooni saamiseks.
Meie veebisait:https://www.vet-china.com/
Kuna pooljuhtide tootmisprotsessid teevad jätkuvalt läbimurdeid, on tööstuses ringlenud kuulus avaldus nimega "Moore'i seadus". Selle pakkus välja Gordon Moore, üks Inteli asutajatest 1965. aastal. Selle põhisisu on: integraallülitusse mahutatavate transistoride arv kahekordistub ligikaudu iga 18–24 kuu järel. See seadus ei ole ainult tööstuse arengutrendi analüüs ja prognoos, vaid ka pooljuhtide tootmisprotsesside arendamise liikumapanev jõud – kõik on selleks, et teha väiksema mõõtme ja stabiilse jõudlusega transistore. 1950. aastatest kuni tänapäevani, umbes 70 aasta jooksul, on kokku välja töötatud BJT, MOSFET, CMOS, DMOS ning hübriid-BiCMOS ja BCD protsessitehnoloogiaid.
1. BJT
Bipolaarne ristmiktransistor (BJT), tavaliselt tuntud kui triood. Transistori laenguvoog on peamiselt tingitud kandjate difusioonist ja triivimisest PN-siirdes. Kuna see hõlmab nii elektronide kui ka aukude voolu, nimetatakse seda bipolaarseks seadmeks.
Vaadates tagasi selle sünniloole. Seoses ideega asendada vaakumtrioodid tahkete võimenditega, tegi Shockley ettepaneku viia 1945. aasta suvel läbi pooljuhtide alusuuringud. 1945. aasta teisel poolel asutas Bell Labs Shockley juhitud tahkisfüüsika uurimisrühma. Sellesse rühma ei kuulu mitte ainult füüsikud, vaid ka skeemiinsenerid ja keemikud, sealhulgas teoreetiline füüsik Bardeen ja eksperimentaalfüüsik Brattain. 1947. aasta detsembris juhtus hiilgavalt sündmus, mida hilisemad põlvkonnad pidasid verstapostiks – Bardeen ja Brattain leiutasid edukalt maailma esimese vooluvõimendusega germaaniumist punktkontakttransistori.
Bardeeni ja Brattaini esimene punktkontakttransistor
Varsti pärast seda leiutas Shockley 1948. aastal bipolaarse ristmiku transistori. Ta tegi ettepaneku, et transistor võib koosneda kahest pn-siirdest, millest üks on ette ja teine vastupidine, ning sai 1948. aasta juunis patendi. 1949. aastal avaldas ta üksikasjaliku teooria ristmiku transistori tööst. Rohkem kui kaks aastat hiljem töötasid Bell Labsi teadlased ja insenerid välja protsessi ristmiktransistoride masstootmise saavutamiseks (1951. aasta verstapost), avades uue elektroonikatehnoloogia ajastu. Tunnustades nende panust transistoride leiutamisse, võitsid Shockley, Bardeen ja Brattain ühiselt 1956. aasta Nobeli füüsikaauhinna.
NPN bipolaarse ristmiku transistori lihtne struktuuriskeem
Bipolaarsete ristmiktransistoride struktuuri osas on tavalised BJT-d NPN ja PNP. Üksikasjalik sisemine struktuur on näidatud alloleval joonisel. Emitterile vastav lisandi pooljuhtide piirkond on emitteri piirkond, millel on kõrge dopingukontsentratsioon; alusele vastav lisandite pooljuhtpiirkond on aluse piirkond, millel on väga õhuke laius ja väga madal dopingu kontsentratsioon; kollektorile vastav lisandite pooljuhtide piirkond on kollektori piirkond, millel on suur pindala ja väga madal dopingu kontsentratsioon.
BJT tehnoloogia eelisteks on suur reageerimiskiirus, kõrge transjuhtivus (sisendpinge muutused vastavad suurtele väljundvoolu muutustele), madal müratase, suur analoogtäpsus ja tugev voolujuhtimise võime; Puuduseks on madal integreeritus (vertikaalset sügavust ei saa külgsuurusega vähendada) ja suur energiatarve.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), st väljatransistor, mis juhib pooljuht (S) juhtiva kanali lülitit, rakendades pinget metallikihi (M-metallist alumiiniumi) väravale ja allikas läbi oksiidikihi (O-isolatsioonikiht SiO2), et tekitada elektrivälja mõju. Kuna värav ja allikas ning värav ja äravool on isoleeritud SiO2 isolatsioonikihiga, nimetatakse MOSFET-i ka isoleeritud värava väljatransistoriks. 1962. aastal teatas Bell Labs ametlikult edukast arendusest, millest sai pooljuhtide arendamise ajaloo üks olulisemaid verstaposte ja mis pani otseselt aluse pooljuhtide mälu tulekule.
MOSFETi saab vastavalt juhtiva kanali tüübile jagada P- ja N-kanaliks. Värava pinge amplituudi järgi võib selle jagada: tühjenemise tüübiks-kui paisupinge on null, on äravoolu ja allika vahel juhtiv kanal; täiustustüüp – N (P) kanaliga seadmete puhul on juhtiv kanal olemas ainult siis, kui paisupinge on suurem kui (vähem kui) null, ja võimsuse MOSFET on peamiselt N kanali täiustustüüp.
Peamised erinevused MOS-i ja trioodi vahel on järgmised, kuid mitte ainult:
-Trioodid on bipolaarsed seadmed, kuna juhtivuses osalevad samaaegselt nii enamus- kui ka vähemuskandjad; samas kui MOS juhib elektrit ainult pooljuhtide enamuskandjate kaudu ja seda nimetatakse ka unipolaarseks transistoriks.
-Trioodid on suhteliselt suure energiatarbimisega vooluga juhitavad seadmed; samas kui MOSFET-id on pingega juhitavad seadmed, mille energiatarve on madal.
-Trioodidel on suur sisselülitustakistus, samas kui MOS-torudel on väike sisselülitamistakistus, vaid mõnisada millioomi. Praegustes elektriseadmetes kasutatakse MOS-torusid üldiselt lülititena, peamiselt seetõttu, et MOS-i kasutegur on võrreldes trioodidega suhteliselt kõrge.
-Trioodid on suhteliselt soodsa hinnaga ja MOS-torud on suhteliselt kallid.
-Tänapäeval kasutatakse enamikus stsenaariumides trioodide asendamiseks MOS-torusid. Trioode kasutame hinnaeelist arvestades ainult mõne vähese energiatarbega või võimsust mittetundliku stsenaariumi korral.
3. CMOS
Täiendav metalloksiidpooljuht: CMOS-tehnoloogia kasutab elektroonikaseadmete ja loogikaahelate ehitamiseks täiendavaid p- ja n-tüüpi metalloksiid-pooljuhttransistore (MOSFET). Järgmisel joonisel on kujutatud levinud CMOS-inverter, mida kasutatakse "1→0" või "0→1" teisendamiseks.
Järgmine joonis on tüüpiline CMOS-i ristlõige. Vasak pool on NMS ja parem pool PMOS. Kahe MOS-i G-poolused on ühendatud ühise väravasisendina ja D-poolused on ühendatud ühise äravooluväljundina. VDD on ühendatud PMOS-i allikaga ja VSS on ühendatud NMOS-i allikaga.
1963. aastal leiutasid Wanlass ja Sah firmast Fairchild Semiconductor CMOS-ahela. 1968. aastal töötas American Radio Corporation (RCA) välja esimese CMOS-i integraallülituse toote ja sellest ajast alates on CMOS-lülitus saavutanud suure arengu. Selle eelised on väike energiatarve ja kõrge integreeritus (STI/LOCOS protsess võib integratsiooni veelgi parandada); selle puuduseks on lukuefekti olemasolu (PN-siirde pöördpinget kasutatakse MOS-torude vahelise isolatsioonina ja häired võivad kergesti moodustada täiustatud ahela ja ahela põletada).
4. DMOS
Kahekordse hajutusega metalloksiidi pooljuht: sarnaselt tavaliste MOSFET-seadmete struktuuriga on sellel ka allika, äravoolu, värava ja muud elektroodid, kuid äravoolu otsa läbilöögipinge on kõrge. Kasutatakse kahekordset difusiooniprotsessi.
Alloleval joonisel on kujutatud standardse N-kanaliga DMOS-i ristlõige. Seda tüüpi DMOS-seadmeid kasutatakse tavaliselt madala külje lülitusrakendustes, kus MOSFET-i allikas on ühendatud maandusega. Lisaks on olemas P-kanaliga DMOS. Seda tüüpi DMOS-seadmeid kasutatakse tavaliselt kõrgepoolsetes lülitusrakendustes, kus MOSFET-i allikas on ühendatud positiivse pingega. Sarnaselt CMOS-iga kasutavad täiendavad DMOS-seadmed N-kanali ja P-kanaliga MOSFET-e samal kiibil, et pakkuda täiendavaid lülitusfunktsioone.
Sõltuvalt kanali suunast võib DMOS-i jagada kahte tüüpi, nimelt vertikaalseks kahekordse hajutusega metalloksiid-pooljuhtväljatransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) ja külgmine topelthajutusega metalloksiid-pooljuhtväljatransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused) -Hajutatud MOSFET).
VDMOS-seadmed on konstrueeritud vertikaalse kanaliga. Võrreldes külgmiste DMOS-seadmetega on neil suurem läbilöögipinge ja voolu käsitlemise võime, kuid sisselülitatavus on siiski suhteliselt suur.
LDMOS-seadmed on konstrueeritud külgkanaliga ja on asümmeetrilise võimsusega MOSFET-seadmed. Võrreldes vertikaalsete DMOS-seadmetega võimaldavad need väiksemat sisselülitamist ja suuremat lülituskiirust.
Võrreldes traditsiooniliste MOSFET-idega on DMOS-il suurem sisselülitusmahtuvus ja väiksem takistus, mistõttu kasutatakse seda laialdaselt suure võimsusega elektroonikaseadmetes, nagu toitelülitid, elektritööriistad ja elektrisõidukite ajamid.
5. BiCMOS
Bipolaarne CMOS on tehnoloogia, mis integreerib CMOS-i ja bipolaarseid seadmeid samaaegselt samale kiibile. Selle põhiidee on kasutada põhiseadme vooluringina CMOS-seadmeid ja lisada bipolaarseid seadmeid või ahelaid, kus on vaja juhtida suuri mahtuvuslikke koormusi. Seetõttu on BiCMOS-ahelate eelisteks CMOS-ahelate kõrge integreeritus ja madal energiatarve ning BJT-ahelate suure kiiruse ja tugeva voolu juhtimise eelised.
STMicroelectronicsi BiCMOS SiGe (ränigermaaniumi) tehnoloogia integreerib RF-, analoog- ja digitaalsed osad ühele kiibile, mis võib oluliselt vähendada väliskomponentide arvu ja optimeerida energiatarbimist.
6. BCD
Bipolaarne-CMOS-DMOS, see tehnoloogia võib teha bipolaarseid, CMOS- ja DMOS-seadmeid samale kiibile, mida nimetatakse BCD-protsessiks, mille STMicroelectronics (ST) arendas esmakordselt edukalt välja 1986. aastal.
Bipolaarne sobib analoogskeemidele, CMOS sobib digitaal- ja loogikaahelatele ning DMOS sobib toite- ja kõrgepingeseadmetele. BCD ühendab nende kolme eelised. Pärast pidevat täiustamist kasutatakse BCD-d laialdaselt toitehalduse, analoogandmete hankimise ja toiteajamite valdkondades. ST ametliku veebisaidi andmetel on BCD küps protsess endiselt umbes 100 nm, 90 nm on endiselt prototüübi kujundamisel ja 40 nmBCD tehnoloogia kuulub selle arendusjärgus olevate järgmise põlvkonna toodete hulka.
Postitusaeg: 10. september 2024