BJT, CMOS, DMOS en oare semiconductor proses technologyen

Wolkom op ús webside foar produktynformaasje en oerlis.

Us webside:https://www.vet-china.com/

 

As semiconductor fabrikaazje prosessen bliuwend meitsje trochbraken, is in ferneamde ferklearring neamd "Moore's Law" yn 'e yndustry sirkulearre. It waard foarsteld troch Gordon Moore, ien fan 'e oprjochters fan Intel, yn 1965. De kearnynhâld is: it oantal transistors dat kin wurde ûnderbrocht op in yntegrearre circuit sil ferdûbelje likernôch elke 18 oant 24 moannen. Dizze wet is net allinich in analyze en foarsizzing fan 'e ûntwikkelingstrend fan' e yndustry, mar ek in driuwende krêft foar de ûntwikkeling fan produksjeprosessen foar semiconductor - alles is om transistors te meitsjen mei lytsere grutte en stabile prestaasjes. Fan 'e 1950's oant no, sawat 70 jier, binne in totaal fan BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, en hybride BiCMOS- en BCD-prosestechnologyen ûntwikkele.

 

1. BJT

Bipolar junction transistor (BJT), algemien bekend as triode. De ladingstream yn 'e transistor is benammen te tankjen oan de diffusion en driftbeweging fan dragers by it PN-knooppunt. Sûnt it giet om de stream fan sawol elektroanen as gatten, wurdt it in bipolêr apparaat neamd.

Weromsjen op de skiednis fan syn berte. Fanwegen it idee om fakuümtriodes te ferfangen troch solide fersterkers, stelde Shockley foar om basisûndersyk út te fieren oer semiconductors yn 'e simmer fan 1945. Yn 'e twadde helte fan 1945 stifte Bell Labs in ûndersyksgroep foar solid-state fysika ûnder lieding fan Shockley. Yn dizze groep sitte net allinnich natuerkundigen, mar ek circuit-yngenieurs en skiekundigen, wêrûnder Bardeen, in teoretyske natuerkundige, en Brattain, in eksperiminteel natuerkundige. Yn desimber 1947 barde in barren dat waard beskôge as in mylpeal troch lettere generaasjes briljant - Bardeen en Brattain útfûnen mei súkses de wrâld syn earste germanium punt-kontakt transistor mei hjoeddeiske fersterking.

640 (8)

Bardeen en Brattain syn earste punt-kontakt transistor

Koart dêrnei betocht Shockley de bipolêre junction-transistor yn 1948. Hy stelde foar dat de transistor gearstald wurde kin út twa pn-junctions, de iene foarút bias en de oare reverse biased, en krige in oktroai yn juny 1948. Yn 1949 publisearre hy de detaillearre teory fan de wurking fan de junction transistor. Mear as twa jier letter, wittenskippers en yngenieurs by Bell Labs ûntwikkele in proses te berikken massa produksje fan knooppunt transistors (mylpeal yn 1951), it iepenjen fan in nij tiidrek fan elektroanyske technology. As erkenning fan har bydragen oan 'e útfining fan transistors wûnen Shockley, Bardeen en Brattain tegearre de 1956 Nobelpriis foar natuerkunde.

640 (1)

Ienfâldige struktureel diagram fan NPN bipolêre junction transistor

Oangeande de struktuer fan bipolêre knooppunttransistors binne mienskiplike BJT's NPN en PNP. De detaillearre ynterne struktuer wurdt werjûn yn de figuer hjirûnder. De ûnreinheid semiconductor regio oerienkomt mei de emitter is de emitter regio, dat hat in hege doping konsintraasje; de ûnreinheid semiconductor regio oerienkommende mei de basis is de basis regio, dat hat in hiel tinne breedte en in hiel lege doping konsintraasje; de ûnreinens semiconductor regio oerienkomt mei de samler is de samler regio, dat hat in grut gebiet en in hiel lege doping konsintraasje.

640
De foardielen fan BJT technology binne hege antwurd snelheid, hege transconductance (ynput spanning feroarings oerienkomme mei grutte útfier hjoeddeistige feroarings), lege lûd, hege analoge krektens, en sterke hjoeddeistige driuwende kapasiteit; de neidielen binne lege yntegraasje (fertikale djipte kin net fermindere wurde mei laterale grutte) en hege enerzjyferbrûk.

 

2. MOS

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), dat is, in fjildeffekttransistor dy't de skeakel fan 'e semiconductor (S) konduktyf kanaal kontrolearret troch spanning oan te lizzen oan' e poarte fan 'e metalen laach (M-metaal aluminium) en de boarne troch de oksidelaach (O-isolearjende laach SiO2) om it effekt fan it elektryske fjild te generearjen. Sûnt de poarte en de boarne, en de poarte en de drain wurde isolearre troch de SiO2 isolearjende laach, MOSFET wurdt ek neamd in isolearre poarte fjild effekt transistor. Yn 1962 kundige Bell Labs offisjeel de suksesfolle ûntwikkeling oan, dy't ien fan 'e wichtichste mylpealen yn 'e skiednis fan 'e healgelearderûntwikkeling waard en direkt de technyske basis lei foar de komst fan healgelearderûnthâld.

MOSFET kin wurde ferdield yn P-kanaal en N-kanaal neffens it conductive kanaal type. Neffens de poarte spanning amplitude, it kin wurde ferdield yn: útputting type-as de poarte spanning is nul, der is in conductive kanaal tusken de drain en de boarne; enhancement type-foar N (P) kanaal apparaten, der is in conductive kanaal allinnich as de poarte spanning is grutter as (minder as) nul, en macht MOSFET is benammen N kanaal enhancement type.

640 (2)

De wichtichste ferskillen tusken MOS en triode omfetsje mar binne net beheind ta de folgjende punten:

-Triodes binne bipolêre apparaten omdat sawol mearderheid as minderheid dragers meidwaan oan conduction tagelyk; wylst MOS allinnich liedt elektrisiteit troch mearderheid dragers yn semiconductors, en wurdt ek wol in unipolêre transistor neamd.
-Triodes binne aktuele regele apparaten mei relatyf hege enerzjyferbrûk; wylst MOSFET's binne spanning-kontroleare apparaten mei leech enerzjyferbrûk.
-Triodes hawwe grutte on-resistance, wylst MOS buizen hawwe lytse on-resistance, mar in pear hûndert milliohms. Yn hjoeddeistige elektryske apparaten wurde MOS-buizen algemien brûkt as skeakels, benammen om't de effisjinsje fan MOS relatyf heech is yn ferliking mei triodes.
-Triodes hawwe in relatyf foardielige kosten, en MOS-buizen binne relatyf djoer.
-Tsjintwurdich wurde MOS-buizen brûkt om triodes te ferfangen yn 'e measte senario's. Allinich yn guon senario's mei lege macht of macht-ûngefoelige, sille wy triodes brûke, sjoen it priisvoordeel.

3. CMOS

Komplementêre Metal Oxide Semiconductor: CMOS technology brûkt komplemintêre p-type en n-type metaal okside semiconductor transistors (MOSFETs) om elektroanyske apparaten en logyske circuits te bouwen. De folgjende figuer lit in gewoane CMOS-ynverter sjen, dy't brûkt wurdt foar "1→0" of "0→1" konverzje.

640 (3)

De folgjende figuer is in typyske CMOS dwerstrochsneed. De lofterkant is NMS, en de rjochterkant is PMOS. De G-poalen fan 'e twa MOS binne mei-inoar ferbûn as in mienskiplike poarte-ynfier, en de D-poalen binne mei-inoar ferbûn as in mienskiplike drain-útfier. VDD is ferbûn mei de boarne fan PMOS, en VSS is ferbûn mei de boarne fan NMOS.

640 (4)

Yn 1963 útfûnen Wanlass en Sah fan Fairchild Semiconductor it CMOS-sirkwy. Yn 1968 ûntwikkele de American Radio Corporation (RCA) it earste CMOS-yntegreare sirkwyprodukt, en sûnt dy tiid hat it CMOS-sirkwy in geweldige ûntwikkeling berikt. De foardielen dêrfan binne leech enerzjyferbrûk en hege yntegraasje (STI / LOCOS-proses kin yntegraasje fierder ferbetterje); syn neidiel is it bestean fan in slot effekt (PN junction reverse bias wurdt brûkt as isolaasje tusken MOS buizen, en ynterferinsje kin maklik foarmje in ferbettere lus en burn it circuit).

 

4. DMOS

Dûbeldiffusearre Metal Oxide Semiconductor: Fergelykber mei de struktuer fan gewoane MOSFET-apparaten hat it ek boarne, drain, poarte en oare elektroden, mar de ôfbraakspanning fan 'e drain-ein is heech. Dûbeldiffusjonsproses wurdt brûkt.

De figuer hjirûnder toant de dwerstrochsneed fan in standert N-kanaal DMOS. Dit type DMOS-apparaat wurdt normaal brûkt yn applikaasjes foar skeakeljen fan leechside, wêr't de boarne fan 'e MOSFET is ferbûn mei de grûn. Dêrneist is der in P-kanaal DMOS. Dit type DMOS-apparaat wurdt normaal brûkt yn hege-side-skeakelapplikaasjes, wêr't de boarne fan 'e MOSFET is ferbûn mei in positive spanning. Fergelykber mei CMOS brûke komplementêre DMOS-apparaten N-kanaal en P-kanaal MOSFET's op deselde chip om komplementêre skeakelfunksjes te leverjen.

640 (6)

Ofhinklik fan 'e rjochting fan it kanaal kin DMOS wurde ferdield yn twa soarten, nammentlik fertikale dûbeldiffusearre metaalokside-halfgeleider-fjildeffekttransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) en laterale dûbeldiffusearre metaaloxide-halfgeleiderfjildeffekttransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) - Diffusearre MOSFET).

VDMOS-apparaten binne ûntwurpen mei in fertikale kanaal. Yn ferliking mei laterale DMOS-apparaten hawwe se hegere ôfbraakspanning en aktuele ôfhannelingsmooglikheden, mar de op-ferset is noch relatyf grut.

640 (7)

LDMOS-apparaten binne ûntworpen mei in laterale kanaal en binne asymmetryske MOSFET-apparaten. Yn ferliking mei fertikale DMOS-apparaten tastean se legere op-ferset en flugger skeakelsnelheden ta.

640 (5)

Yn ferliking mei tradisjonele MOSFET's hat DMOS hegere kapasitânsje en legere wjerstân, sadat it in protte brûkt wurdt yn elektroanyske apparaten mei hege macht lykas machtswitches, elektryske ark en elektryske auto-driven.

 

5. BiCMOS

Bipolar CMOS is in technology dy't CMOS en bipolêre apparaten tagelyk op deselde chip yntegreart. Syn basis idee is in gebrûk CMOS apparaten as de wichtichste ienheid circuit, en foegjen bipolare apparaten as circuits dêr't grutte capacitive loads binne ferplichte wurde oandreaun. Dêrom hawwe BiCMOS-sirkels de foardielen fan hege yntegraasje en leech enerzjyferbrûk fan CMOS-sirkels, en de foardielen fan hege snelheid en sterke driuwende mooglikheden fan BJT-sirkels.

640

STMicroelectronics 'BiCMOS SiGe (silisium germanium) technology yntegreart RF, analoge en digitale dielen op ien chip, wat it oantal eksterne komponinten signifikant kin ferminderje en enerzjyferbrûk optimisearje.

 

6. BCD

Bipolar-CMOS-DMOS, dizze technology kin bipolêre, CMOS- en DMOS-apparaten meitsje op deselde chip, BCD-proses neamd, dat foar it earst mei sukses ûntwikkele waard troch STMicroelectronics (ST) yn 1986.

640 (1)

Bipolar is geskikt foar analoge circuits, CMOS is geskikt foar digitale en logyske circuits, en DMOS is geskikt foar macht en hege-spanning apparaten. BCD kombinearret de foardielen fan 'e trije. Nei trochgeande ferbettering wurdt BCD in protte brûkt yn produkten op it mêd fan enerzjybehear, analoge gegevenswinning en krêftaktuators. Neffens ST's offisjele webside is it folwoeksen proses foar BCD noch om 100nm, 90nm is noch yn prototype-ûntwerp, en 40nmBCD-technology heart ta syn folgjende generaasje produkten yn ûntwikkeling.

 


Post tiid: Sep-10-2024
WhatsApp Online Chat!