Tervetuloa sivuillemme tuotetietoa ja konsultaatiota varten.
Verkkosivustomme:https://www.vet-china.com/
Puolijohteiden valmistusprosessit tekevät edelleen läpimurtoja, kuuluisa lausunto nimeltä "Mooren laki" on kiertänyt alalla. Sen ehdotti Gordon Moore, yksi Intelin perustajista, vuonna 1965. Sen ydinsisältö on: integroituun piiriin mahtuvien transistorien määrä kaksinkertaistuu noin 18-24 kuukauden välein. Tämä laki ei ole vain analyysi ja ennuste alan kehitystrendistä, vaan myös puolijohteiden valmistusprosessien kehittämisen liikkeellepaneva voima - kaikki on tehdä transistoreista pienempikokoisia ja vakaata suorituskykyä. 1950-luvulta nykypäivään, noin 70 vuoden ajan, on kehitetty yhteensä BJT-, MOSFET-, CMOS-, DMOS- ja hybridi-BiCMOS- ja BCD-prosessiteknologioita.
1. BJT
Bipolaarinen liitostransistori (BJT), joka tunnetaan yleisesti triodina. Transistorin varausvirta johtuu pääasiassa kantoaaltojen diffuusio- ja drift-liikkeestä PN-liitoksessa. Koska siihen liittyy sekä elektronien että reikien virtaus, sitä kutsutaan bipolaariseksi laitteeksi.
Katse takaisin sen syntymähistoriaan. Koska idea korvata tyhjiötriodit kiinteillä vahvistimilla, Shockley ehdotti puolijohteiden perustutkimuksen tekemistä kesällä 1945. Vuoden 1945 jälkipuoliskolla Bell Labs perusti Shockleyn johtaman solid-state-fysiikan tutkimusryhmän. Tässä ryhmässä ei ole vain fyysikoita, vaan myös piiriinsinöörejä ja kemistejä, mukaan lukien teoreettinen fyysikko Bardeen ja kokeellinen fyysikko Brattain. Joulukuussa 1947 tapahtuma, jota myöhemmät sukupolvet pitivät virstanpylvänä, tapahtui loistavasti - Bardeen ja Brattain keksivät menestyksekkäästi maailman ensimmäisen germanium-pistekontaktitransistorin virranvahvistuksella.
Bardeenin ja Brattainin ensimmäinen pistetransistori
Pian tämän jälkeen Shockley keksi bipolaarisen liitostransistorin vuonna 1948. Hän ehdotti, että transistori voi koostua kahdesta pn-liitoksesta, joista toinen on biasoitu ja toinen käänteinen, ja sai patentin kesäkuussa 1948. Vuonna 1949 hän julkaisi yksityiskohtaisen teorian. liitostransistorin toiminnasta. Yli kaksi vuotta myöhemmin Bell Labsin tutkijat ja insinöörit kehittivät prosessin risteystransistorien massatuotantoon (virstanpylväs vuonna 1951), mikä avasi uuden elektroniikkatekniikan aikakauden. Tunnustuksena panoksestaan transistorien keksinnössä Shockley, Bardeen ja Brattain voittivat yhdessä vuoden 1956 fysiikan Nobelin palkinnon.
Yksinkertainen rakennekaavio NPN-kaksinapaisesta liitostransistorista
Mitä tulee kaksinapaisten liitostransistorien rakenteeseen, yleisiä BJT:itä ovat NPN ja PNP. Yksityiskohtainen sisäinen rakenne on esitetty alla olevassa kuvassa. Emitteriä vastaava epäpuhtauspuolijohdealue on emitterialue, jolla on korkea seostuspitoisuus; emästä vastaava epäpuhtauspuolijohdealue on emäsalue, jonka leveys on erittäin ohut ja seostuspitoisuus erittäin alhainen; kollektoria vastaava epäpuhtauspuolijohdealue on kollektorialue, jolla on suuri pinta-ala ja erittäin alhainen seostuspitoisuus.
BJT-tekniikan etuja ovat korkea vastenopeus, korkea transkonduktanssi (tulojännitteen muutokset vastaavat suuria lähtövirran muutoksia), alhainen kohina, korkea analoginen tarkkuus ja vahva virrankäyttökyky; Haittoja ovat alhainen integrointi (pystysuoraa syvyyttä ei voida pienentää sivuttaisella koolla) ja suuri virrankulutus.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), eli kenttävaikutteinen transistori, joka ohjaa puolijohteen (S) johtavan kanavan kytkintä kohdistamalla jännitettä metallikerroksen (M-metallialumiini) hilaan ja lähde oksidikerroksen (O-eristyskerros SiO2) läpi sähkökentän vaikutuksen aikaansaamiseksi. Koska hila ja lähde sekä hila ja nielu on eristetty SiO2-eristyskerroksella, MOSFETiä kutsutaan myös eristetyksi hilan kenttätransistoriksi. Vuonna 1962 Bell Labs ilmoitti virallisesti onnistuneesta kehityksestä, josta tuli yksi puolijohdekehityksen historian tärkeimmistä virstanpylväistä ja loi suoraan teknisen perustan puolijohdemuistin syntymiselle.
MOSFET voidaan jakaa P-kanavaan ja N-kanavaan johtavan kanavatyypin mukaan. Hilajännitteen amplitudin mukaan se voidaan jakaa: tyhjennystyyppiin - kun hilajännite on nolla, nielun ja lähteen välillä on johtava kanava; parannustyyppi - N (P) -kanavaisille laitteille johtava kanava on vain silloin, kun hilajännite on suurempi (pienempi kuin) nolla, ja teho-MOSFET on pääasiassa N-kanavan lisäystyyppiä.
Tärkeimmät erot MOS:n ja triodin välillä sisältävät seuraavat seikat, mutta eivät rajoitu niihin:
-Triodit ovat kaksinapaisia laitteita, koska sekä enemmistö- että vähemmistökannettajat osallistuvat johtamiseen samanaikaisesti; kun taas MOS johtaa sähköä vain puolijohteiden pääkantoaaltojen kautta, ja sitä kutsutaan myös unipolaariseksi transistoriksi.
-Triodit ovat virtaohjattuja laitteita, joilla on suhteellisen korkea virrankulutus; MOSFETit ovat jänniteohjattuja laitteita, joiden virrankulutus on pieni.
-Triodeissa on suuri on-resistanssi, kun taas MOS-putkien on-resistanssi on pieni, vain muutama sata milliohmia. Nykyisissä sähkölaitteissa MOS-putkia käytetään yleensä kytkiminä lähinnä siksi, että MOS:n hyötysuhde on suhteellisen korkea triodeihin verrattuna.
- Triodeilla on suhteellisen edullinen hinta, ja MOS-putket ovat suhteellisen kalliita.
- Nykyään MOS-putkia käytetään korvaamaan triodit useimmissa skenaarioissa. Vain joissakin vähän tehoa vaativissa tai tehottomia skenaarioissa käytämme triodeja hintaedun huomioon ottaen.
3. CMOS
Täydentävä metallioksidipuolijohde: CMOS-tekniikka käyttää toisiaan täydentäviä p- ja n-tyypin metallioksidipuolijohdetransistoreja (MOSFET) elektronisten laitteiden ja logiikkapiirien rakentamiseen. Seuraavassa kuvassa on yleinen CMOS-invertteri, jota käytetään "1→0" tai "0→1" muuntamiseen.
Seuraava kuva on tyypillinen CMOS-poikkileikkaus. Vasen puoli on NMS ja oikea puoli PMOS. Kahden MOS:n G-navat on kytketty yhteen yhteisenä hilatulona ja D-navat on kytketty yhteen yhteisenä nielulähtönä. VDD on kytketty PMOS-lähteeseen ja VSS on yhdistetty NMOS-lähteeseen.
Vuonna 1963 Wanlass ja Sah Fairchild Semiconductorista keksivät CMOS-piirin. Vuonna 1968 American Radio Corporation (RCA) kehitti ensimmäisen integroidun CMOS-piirituotteen, ja siitä lähtien CMOS-piiri on kehittynyt suuresti. Sen etuja ovat alhainen virrankulutus ja korkea integraatio (STI/LOCOS-prosessi voi edelleen parantaa integraatiota); sen haittana on lukitusefektin olemassaolo (PN-liitoksen käänteistä esijännitettä käytetään MOS-putkien välisenä eristyksenä, ja häiriöt voivat helposti muodostaa parannetun silmukan ja polttaa piirin).
4. DMOS
Kaksoisdiffundoitu metallioksidipuolijohde: Tavallisten MOSFET-laitteiden rakenteen tavoin siinä on myös lähde-, nielu-, portti- ja muut elektrodit, mutta tyhjennyspään läpilyöntijännite on korkea. Käytetään kaksoisdiffuusioprosessia.
Alla olevassa kuvassa on poikkileikkaus tavallisesta N-kanavaisesta DMOS:sta. Tämän tyyppistä DMOS-laitetta käytetään yleensä matalan puolen kytkentäsovelluksissa, joissa MOSFETin lähde on kytketty maahan. Lisäksi on P-kanavainen DMOS. Tämän tyyppistä DMOS-laitetta käytetään yleensä yläpuolen kytkentäsovelluksissa, joissa MOSFETin lähde on kytketty positiiviseen jännitteeseen. Kuten CMOS, täydentävät DMOS-laitteet käyttävät N-kanavaa ja P-kanavaa MOSFET:iä samassa sirussa täydentävien kytkentätoimintojen tarjoamiseksi.
Kanavan suunnasta riippuen DMOS voidaan jakaa kahteen tyyppiin, nimittäin pystysuoraan kaksoisdiffundoituun metallioksidipuolijohdekenttätransistoriin VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) ja lateraaliseen kaksoisdiffundoituun metallioksidipuolijohdekenttätehotransistoriin LDMOS (Lateral Double-Diffused) -Hajautunut MOSFET).
VDMOS-laitteet on suunniteltu pystysuoralla kanavalla. Verrattuna lateraalisiin DMOS-laitteisiin niillä on korkeampi läpilyöntijännite ja virrankäsittelykyky, mutta päällekytkentävastus on silti suhteellisen suuri.
LDMOS-laitteet on suunniteltu lateraalisella kanavalla ja ne ovat epäsymmetrisiä teho MOSFET-laitteita. Verrattuna pystysuuntaisiin DMOS-laitteisiin ne mahdollistavat pienemmän päällekytkennän ja nopeammat kytkentänopeudet.
Verrattuna perinteisiin MOSFETeihin, DMOS:lla on suurempi kytkentäkapasitanssi ja pienempi vastus, joten sitä käytetään laajalti suuritehoisissa elektronisissa laitteissa, kuten virtakytkimissä, sähkötyökaluissa ja sähköajoneuvojen käytöissä.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS on tekniikka, joka integroi CMOS:n ja bipolaariset laitteet samaan siruun samanaikaisesti. Sen perusideana on käyttää CMOS-laitteita pääyksikön piirinä ja lisätä kaksinapaisia laitteita tai piirejä, joissa tarvitaan suuria kapasitiivisia kuormia. Siksi BiCMOS-piireillä on CMOS-piirien korkea integrointi ja alhainen virrankulutus sekä BJT-piirien suuren nopeuden ja voimakkaan virrankäyttökyvyn edut.
STMicroelectronicsin BiCMOS SiGe (Silicon germanium) -teknologia yhdistää RF-, analogiset ja digitaaliset osat yhdelle sirulle, mikä voi merkittävästi vähentää ulkoisten komponenttien määrää ja optimoida virrankulutusta.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, tämä tekniikka voi tehdä bipolaarisia, CMOS- ja DMOS-laitteita samalle sirulle, jota kutsutaan BCD-prosessiksi, jonka STMicroelectronics (ST) kehitti ensimmäisen kerran menestyksekkäästi vuonna 1986.
Bipolar soveltuu analogisiin piireihin, CMOS soveltuu digitaalisiin ja logiikkapiireihin ja DMOS sopii teho- ja suurjännitelaitteisiin. BCD yhdistää näiden kolmen edut. Jatkuvan parantamisen jälkeen BCD:tä käytetään laajalti tuotteissa virranhallinnan, analogisen tiedonkeruun ja tehotoimilaitteiden aloilla. ST:n virallisen verkkosivuston mukaan BCD:n kypsä prosessi on edelleen noin 100 nm, 90 nm on vielä prototyyppisuunnittelussa ja 40 nmBCD-tekniikka kuuluu sen kehitteillä oleviin seuraavan sukupolven tuotteisiin.
Postitusaika: 10.9.2024