Benvido ao noso sitio web para obter información e consulta sobre produtos.
O noso sitio web:https://www.vet-china.com/
Mentres os procesos de fabricación de semicondutores seguen facendo avances, unha famosa declaración chamada "Lei de Moore" estivo circulando na industria. Foi proposto por Gordon Moore, un dos fundadores de Intel, en 1965. O seu contido principal é: o número de transistores que se poden acomodar nun circuíto integrado duplicarase aproximadamente cada 18 a 24 meses. Esta lei non é só unha análise e predición da tendencia de desenvolvemento da industria, senón tamén unha forza motriz para o desenvolvemento de procesos de fabricación de semicondutores: todo é facer transistores de menor tamaño e rendemento estable. Desde a década de 1950 ata a actualidade, uns 70 anos, desenvolvéronse un total de tecnoloxías de procesos BJT, MOSFET, CMOS, DMOS e híbridos BiCMOS e BCD.
1. BJT
Transistor de unión bipolar (BJT), comunmente coñecido como tríodo. O fluxo de carga no transistor débese principalmente á difusión e ao movemento de deriva dos portadores na unión PN. Xa que implica o fluxo de electróns e buratos, chámase dispositivo bipolar.
Mirando cara atrás á historia do seu nacemento. Debido á idea de substituír os triodos de baleiro por amplificadores sólidos, Shockley propuxo realizar investigacións básicas sobre semicondutores no verán de 1945. Na segunda metade de 1945, Bell Labs estableceu un grupo de investigación de física de estado sólido dirixido por Shockley. Neste grupo, non só hai físicos, senón tamén enxeñeiros de circuítos e químicos, entre eles Bardeen, un físico teórico, e Brattain, un físico experimental. En decembro de 1947, un evento que foi considerado un fito polas xeracións posteriores aconteceu de xeito brillante: Bardeen e Brattain inventaron con éxito o primeiro transistor de contacto de xermanio do mundo con amplificación de corrente.
O primeiro transistor de contacto puntual de Bardeen e Brattain
Pouco despois, Shockley inventou o transistor de unión bipolar en 1948. Propuxo que o transistor pode estar composto por dúas unións pn, unha polarizada cara adiante e outra polarizada inversamente, e obtivo unha patente en xuño de 1948. En 1949, publicou a teoría detallada. do funcionamento do transistor de unión. Máis de dous anos despois, científicos e enxeñeiros de Bell Labs desenvolveron un proceso para lograr a produción en masa de transistores de unión (fito en 1951), abrindo unha nova era da tecnoloxía electrónica. En recoñecemento ás súas contribucións á invención dos transistores, Shockley, Bardeen e Brattain gañaron conxuntamente o Premio Nobel de Física en 1956.
Diagrama estrutural sinxelo do transistor de unión bipolar NPN
En canto á estrutura dos transistores de unión bipolar, os BJT comúns son NPN e PNP. A estrutura interna detallada móstrase na seguinte figura. A rexión do semicondutor de impurezas correspondente ao emisor é a rexión do emisor, que ten unha alta concentración de dopaxe; a rexión de semicondutores de impurezas correspondente á base é a rexión base, que ten un ancho moi fino e unha concentración de dopaxe moi baixa; a rexión do semicondutor de impurezas correspondente ao colector é a rexión do colector, que ten unha gran área e unha concentración de dopaxe moi baixa.
As vantaxes da tecnoloxía BJT son a alta velocidade de resposta, alta transcondutividade (os cambios de tensión de entrada corresponden a grandes cambios de corrente de saída), baixo ruído, alta precisión analóxica e forte capacidade de condución de corrente; as desvantaxes son a baixa integración (a profundidade vertical non se pode reducir co tamaño lateral) e o alto consumo de enerxía.
2. MOS
Transistor de efecto de campo de semicondutores de óxido metálico (Metal Oxide Semiconductor FET), é dicir, un transistor de efecto de campo que controla o interruptor da canle condutora de semicondutores (S) aplicando voltaxe á porta da capa metálica (aluminio M-metal) e ao fonte a través da capa de óxido (capa illante O SiO2) para xerar o efecto do campo eléctrico. Dado que a porta e a fonte, e a porta e o drenaxe están illadas pola capa illante de SiO2, o MOSFET tamén se denomina transistor de efecto de campo de porta illada. En 1962, Bell Labs anunciou oficialmente o éxito do desenvolvemento, que se converteu nun dos fitos máis importantes na historia do desenvolvemento de semicondutores e sentou directamente as bases técnicas para a aparición da memoria de semicondutores.
O MOSFET pódese dividir en canle P e canle N segundo o tipo de canle condutor. Segundo a amplitude da tensión da porta, pódese dividir en: tipo de esgotamento: cando a tensión da porta é cero, hai unha canle condutora entre o drenaxe e a fonte; tipo de mellora: para dispositivos de canle N (P), só hai unha canle condutora cando a tensión da porta é maior que (menor que) cero e o MOSFET de potencia é principalmente un tipo de mellora de canle N.
As principais diferenzas entre MOS e triode inclúen, pero non se limitan aos seguintes puntos:
-Os triodos son dispositivos bipolares porque tanto os portadores maioritarios como os minoritarios participan na condución ao mesmo tempo; mentres que MOS só conduce a electricidade a través de portadores maioritarios en semicondutores, e tamén se denomina transistor unipolar.
-Os triodos son dispositivos controlados por corrente cun consumo de enerxía relativamente elevado; mentres que os MOSFET son dispositivos controlados por voltaxe con baixo consumo de enerxía.
-Os tríodos teñen unha gran resistencia ao encendido, mentres que os tubos MOS teñen unha pequena resistencia ao encendido, só uns centos de miliohmios. Nos dispositivos eléctricos actuais, os tubos MOS úsanse xeralmente como interruptores, principalmente porque a eficiencia do MOS é relativamente alta en comparación cos triodos.
-Os tríodos teñen un custo relativamente vantaxoso, e os tubos MOS son relativamente caros.
-Hoxe en día, os tubos MOS úsanse para substituír os tríodos na maioría dos escenarios. Só nalgúns escenarios de baixa potencia ou insensibles á enerxía, utilizaremos tríodos tendo en conta a vantaxe de prezo.
3. CMOS
Semicondutor de óxido metálico complementario: a tecnoloxía CMOS utiliza transistores semicondutores de óxido metálico complementario de tipo p e n (MOSFET) para construír dispositivos electrónicos e circuítos lóxicos. A seguinte figura mostra un inversor CMOS común, que se usa para a conversión "1→0" ou "0→1".
A seguinte figura é unha sección transversal CMOS típica. O lado esquerdo é NMS e o lado dereito é PMOS. Os polos G dos dous MOS están conectados entre si como unha entrada de porta común, e os polos D están conectados entre si como unha saída de drenaxe común. VDD está conectado á fonte de PMOS e VSS está conectado á fonte de NMOS.
En 1963, Wanlass e Sah de Fairchild Semiconductor inventaron o circuíto CMOS. En 1968, a American Radio Corporation (RCA) desenvolveu o primeiro produto de circuíto integrado CMOS, e desde entón, o circuíto CMOS conseguiu un gran desenvolvemento. As súas vantaxes son o baixo consumo de enerxía e a alta integración (o proceso STI/LOCOS pode mellorar aínda máis a integración); a súa desvantaxe é a existencia dun efecto de bloqueo (a polarización inversa da unión PN úsase como illamento entre os tubos MOS, e as interferencias poden formar facilmente un bucle mellorado e queimar o circuíto).
4. DMOS
Semicondutor de óxido metálico de dobre difusión: semellante á estrutura dos dispositivos MOSFET comúns, tamén ten fonte, drenaxe, porta e outros electrodos, pero a tensión de ruptura do extremo de drenaxe é alta. Emprégase un proceso de dobre difusión.
A seguinte figura mostra a sección transversal dun DMOS de canle N estándar. Este tipo de dispositivo DMOS adoita usarse en aplicacións de conmutación de baixo nivel, onde a fonte do MOSFET está conectada á terra. Ademais, hai un DMOS de canle P. Este tipo de dispositivo DMOS adoita usarse en aplicacións de conmutación de lado alto, onde a fonte do MOSFET está conectada a unha tensión positiva. De xeito similar ao CMOS, os dispositivos DMOS complementarios usan MOSFET de canle N e P no mesmo chip para proporcionar funcións de conmutación complementarias.
Dependendo da dirección da canle, o DMOS pódese dividir en dous tipos, a saber, o transistor de efecto de campo de semicondutores de óxido metálico de dobre difusión vertical VDMOS (MOSFET de dobre difusión vertical) e o transistor de efecto de campo de semicondutores de óxido metálico de dobre difusión lateral LDMOS (Doble Lateral). -MOSFET difuso).
Os dispositivos VDMOS están deseñados cunha canle vertical. En comparación cos dispositivos DMOS laterais, teñen unha maior tensión de avaría e capacidades de manexo de corrente, pero a resistencia de activación aínda é relativamente grande.
Os dispositivos LDMOS están deseñados cunha canle lateral e son dispositivos MOSFET de potencia asimétrica. En comparación cos dispositivos DMOS verticais, permiten unha menor resistencia e velocidades de conmutación máis rápidas.
En comparación cos MOSFET tradicionais, o DMOS ten unha maior capacitancia e menor resistencia, polo que é amplamente utilizado en dispositivos electrónicos de alta potencia, como interruptores de enerxía, ferramentas eléctricas e unidades de vehículos eléctricos.
5. BiCMOS
CMOS bipolar é unha tecnoloxía que integra CMOS e dispositivos bipolares nun mesmo chip ao mesmo tempo. A súa idea básica é utilizar dispositivos CMOS como circuíto da unidade principal, e engadir dispositivos bipolares ou circuítos onde se requiren grandes cargas capacitivas. Polo tanto, os circuítos BiCMOS teñen as vantaxes dunha alta integración e un baixo consumo de enerxía dos circuítos CMOS, e as vantaxes da alta velocidade e as fortes capacidades de condución de correntes dos circuítos BJT.
A tecnoloxía BiCMOS SiGe (xermanio de silicio) de STMicroelectronics integra pezas RF, analóxicas e dixitais nun único chip, o que pode reducir significativamente o número de compoñentes externos e optimizar o consumo de enerxía.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, esta tecnoloxía pode facer dispositivos bipolares, CMOS e DMOS no mesmo chip, chamado proceso BCD, que foi desenvolvido con éxito por STMicroelectronics (ST) en 1986.
Bipolar é axeitado para circuítos analóxicos, CMOS é adecuado para circuítos dixitais e lóxicos e DMOS é axeitado para dispositivos de alimentación e de alta tensión. BCD combina as vantaxes dos tres. Despois da mellora continua, BCD úsase amplamente en produtos nos campos da xestión de enerxía, adquisición de datos analóxicos e actuadores de potencia. Segundo o sitio web oficial de ST, o proceso maduro para BCD aínda está ao redor de 100 nm, 90 nm aínda está en deseño de prototipo e a tecnoloxía 40nmBCD pertence aos seus produtos de próxima xeración en desenvolvemento.
Hora de publicación: 10-09-2024