Dobrodošli na našu web stranicu za informacije o proizvodima i savjetovanje.
Naša web stranica:https://www.vet-china.com/
Kako procesi proizvodnje poluvodiča nastavljaju napredovati, poznata izjava pod nazivom "Mooreov zakon" kruži industrijom. Predložio ga je Gordon Moore, jedan od osnivača Intela, 1965. Njegov temeljni sadržaj je: broj tranzistora koji se mogu smjestiti na integrirani krug udvostručit će se otprilike svakih 18 do 24 mjeseca. Ovaj zakon nije samo analiza i predviđanje trenda razvoja industrije, već i pokretačka snaga za razvoj procesa proizvodnje poluvodiča - sve je da se naprave tranzistori manjih dimenzija i stabilnih performansi. Od 1950-ih do danas, oko 70 godina, razvijene su ukupno BJT, MOSFET, CMOS, DMOS i hibridne BiCMOS i BCD procesne tehnologije.
1. BJT
Bipolarni spojni tranzistor (BJT), obično poznat kao trioda. Tok naboja u tranzistoru uglavnom je posljedica difuzije i driftnog gibanja nositelja na PN spoju. Budući da uključuje protok i elektrona i šupljina, naziva se bipolarni uređaj.
Osvrćući se na povijest svog rođenja. Zbog ideje o zamjeni vakuumskih trioda čvrstim pojačalima, Shockley je u ljeto 1945. predložio provedbu osnovnih istraživanja poluvodiča. U drugoj polovici 1945. Bell Labs je osnovao istraživačku grupu za fiziku čvrstog stanja koju je vodio Shockley. U ovoj skupini ne postoje samo fizičari, već i inženjeri strujnih krugova i kemičari, uključujući Bardeena, teorijskog fizičara, i Brattaina, eksperimentalnog fizičara. U prosincu 1947. briljantno se dogodio događaj koji su kasnije generacije smatrale prekretnicom - Bardeen i Brattain uspješno su izumili prvi germanijski tranzistor točkastog kontakta na svijetu sa strujnim pojačanjem.
Bardeenov i Brattainov prvi tranzistor s točkastim kontaktom
Ubrzo nakon toga, Shockley je izumio tranzistor s bipolarnim spojem 1948. Predložio je da tranzistor može biti sastavljen od dva pn spoja, jednog s prednaponom, a drugog s obrnutim prednaponom, te je u lipnju 1948. dobio patent. Godine 1949. objavio je detaljnu teoriju rada spojnog tranzistora. Više od dvije godine kasnije, znanstvenici i inženjeri u Bell Labsu razvili su proces za postizanje masovne proizvodnje spojnih tranzistora (prekretnica 1951.), otvarajući novu eru elektroničke tehnologije. Kao priznanje za njihov doprinos izumu tranzistora, Shockley, Bardeen i Brattain zajedno su osvojili Nobelovu nagradu za fiziku 1956. godine.
Jednostavan strukturni dijagram NPN bipolarnog spojnog tranzistora
Što se tiče strukture bipolarnih spojnih tranzistora, uobičajeni BJT-ovi su NPN i PNP. Detaljna unutarnja struktura prikazana je na donjoj slici. Poluvodičko područje nečistoće koje odgovara emiteru je emitersko područje, koje ima visoku koncentraciju dopinga; područje nečistoće poluvodiča koje odgovara bazi je područje baze, koje ima vrlo tanku širinu i vrlo nisku koncentraciju dopinga; područje nečistoće poluvodiča koje odgovara kolektoru je područje kolektora koje ima veliko područje i vrlo nisku koncentraciju dopinga.
Prednosti BJT tehnologije su velika brzina odziva, visoka transkonduktivnost (promjene ulaznog napona odgovaraju velikim promjenama izlazne struje), nizak šum, visoka analogna točnost i sposobnost pokretanja jake struje; nedostaci su niska integracija (vertikalna dubina ne može se smanjiti s bočnom veličinom) i velika potrošnja energije.
2. MOS
Tranzistor s efektom polja metalnog oksida poluvodiča (Metal Oxide Semiconductor FET), to jest tranzistor s efektom polja koji upravlja prekidačem vodljivog kanala poluvodiča (S) primjenom napona na vrata metalnog sloja (M-metal aluminij) i izvor kroz oksidni sloj (O-izolacijski sloj SiO2) za stvaranje učinka električnog polja. Budući da su vrata i sors, te vrata i odvod izolirani izolacijskim slojem SiO2, MOSFET se također naziva tranzistor s efektom polja s izoliranim vratima. Godine 1962. Bell Labs službeno je objavio uspješan razvoj, koji je postao jedna od najvažnijih prekretnica u povijesti razvoja poluvodiča i izravno postavio tehničke temelje za pojavu poluvodičke memorije.
MOSFET se može podijeliti na P kanal i N kanal prema vrsti vodljivog kanala. Prema amplitudi napona vrata, može se podijeliti na: osiromašeni tip - kada je napon vrata nula, postoji vodljivi kanal između odvoda i izvora; tip poboljšanja - za uređaje s N (P) kanalom, vodljivi kanal postoji samo kada je napon vrata veći od (manji od) nule, a MOSFET snage je uglavnom tip poboljšanja N kanala.
Glavne razlike između MOS-a i triode uključuju, ali nisu ograničene na sljedeće točke:
-Triode su bipolarni uređaji jer u provođenju istovremeno sudjeluju i većinski i manjinski nosioci; dok MOS samo provodi električnu energiju kroz većinske nositelje u poluvodičima, a naziva se i unipolarni tranzistor.
-Triode su strujno kontrolirani uređaji s relativno velikom potrošnjom energije; dok su MOSFET-i naponski upravljani uređaji s malom potrošnjom energije.
-Triode imaju veliki on-otpor, dok MOS cijevi imaju mali on-otpor, samo nekoliko stotina miliohma. U trenutnim električnim uređajima, MOS cijevi se općenito koriste kao sklopke, uglavnom zato što je učinkovitost MOS-a relativno visoka u usporedbi s triodama.
-Triode imaju relativno povoljnu cijenu, a MOS cijevi su relativno skupe.
-Danas se MOS cijevi koriste za zamjenu trioda u većini scenarija. Samo u nekim scenarijima niske potrošnje ili neosjetljivosti na snagu koristit ćemo triode s obzirom na cjenovnu prednost.
3. CMOS
Komplementarni poluvodič metalnog oksida: CMOS tehnologija koristi komplementarne tranzistore poluvodiča metalnog oksida (MOSFET) p-tipa i n-tipa za izradu elektroničkih uređaja i logičkih sklopova. Sljedeća slika prikazuje uobičajeni CMOS pretvarač, koji se koristi za konverziju "1→0" ili "0→1".
Sljedeća slika je tipičan CMOS presjek. Lijeva strana je NMS, a desna PMOS. G polovi dva MOS-a povezani su zajedno kao zajednički ulaz vrata, a D polovi su povezani zajedno kao zajednički odvodni izlaz. VDD je spojen na izvor PMOS-a, a VSS na izvor NMOS-a.
Godine 1963. Wanlass i Sah iz Fairchild Semiconductora izumili su CMOS sklop. Godine 1968., American Radio Corporation (RCA) razvila je prvi proizvod CMOS integriranog kruga i od tada je CMOS sklop postigao veliki razvoj. Njegove prednosti su niska potrošnja energije i visoka integracija (STI/LOCOS proces može dodatno poboljšati integraciju); nedostatak mu je postojanje efekta zaključavanja (reverzna prednaprednost PN spoja koristi se kao izolacija između MOS cijevi, a smetnje mogu lako stvoriti poboljšanu petlju i spaliti krug).
4. DMOS
Dvostruki difuzni poluvodič metalnog oksida: Slično strukturi običnih MOSFET uređaja, također ima sors, odvod, vrata i druge elektrode, ali je probojni napon kraja odvoda visok. Koristi se postupak dvostruke difuzije.
Donja slika prikazuje presjek standardnog N-kanalnog DMOS-a. Ova vrsta DMOS uređaja obično se koristi u aplikacijama s niskim sklopkama, gdje je izvor MOSFET-a spojen na masu. Osim toga, tu je i P-kanalni DMOS. Ova vrsta DMOS uređaja obično se koristi u aplikacijama s visokom sklopkom, gdje je izvor MOSFET-a spojen na pozitivni napon. Slično CMOS-u, komplementarni DMOS uređaji koriste N-kanalne i P-kanalne MOSFET-ove na istom čipu za pružanje komplementarnih funkcija prebacivanja.
Ovisno o smjeru kanala, DMOS se može podijeliti u dvije vrste, naime vertikalni dvostruko difuzni tranzistor s efektom polja metalnog oksida poluvodiča VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) i bočni dvostruko difuzni tranzistor metalnog oksida poluvodiča s efektom polja LDMOS (Lateral Double -Difuzni MOSFET).
VDMOS uređaji dizajnirani su s okomitim kanalom. U usporedbi s bočnim DMOS uređajima, oni imaju veći probojni napon i mogućnosti upravljanja strujom, ali je otpor pri uključivanju još uvijek relativno velik.
LDMOS uređaji dizajnirani su s bočnim kanalom i asimetrični su MOSFET uređaji snage. U usporedbi s vertikalnim DMOS uređajima, oni omogućuju manji otpor pri uključivanju i veće brzine prebacivanja.
U usporedbi s tradicionalnim MOSFET-ima, DMOS ima veću kapacitivnost i manji otpor, pa se naširoko koristi u elektroničkim uređajima velike snage kao što su prekidači za napajanje, električni alati i pogoni električnih vozila.
5. BiCMOS
Bipolarni CMOS je tehnologija koja integrira CMOS i bipolarne uređaje na istom čipu u isto vrijeme. Njegova osnovna ideja je korištenje CMOS uređaja kao glavnog sklopa jedinice i dodavanje bipolarnih uređaja ili sklopova gdje su potrebna velika kapacitivna opterećenja. Stoga, BiCMOS sklopovi imaju prednosti visoke integracije i niske potrošnje energije CMOS sklopova, te prednosti velike brzine i mogućnosti pokretanja jake struje BJT sklopova.
STMicroelectronicsova BiCMOS SiGe (silicijev germanij) tehnologija integrira RF, analogne i digitalne dijelove na jednom čipu, što može značajno smanjiti broj vanjskih komponenti i optimizirati potrošnju energije.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, ova tehnologija može napraviti bipolarne, CMOS i DMOS uređaje na istom čipu, nazvan BCD proces, koji je prvi uspješno razvio STMicroelectronics (ST) 1986. godine.
Bipolarni je prikladan za analogne sklopove, CMOS je prikladan za digitalne i logičke sklopove, a DMOS je prikladan za energetske i visokonaponske uređaje. BCD kombinira prednosti ova tri. Nakon kontinuiranog poboljšanja, BCD se naširoko koristi u proizvodima na području upravljanja energijom, prikupljanja analognih podataka i energetskih aktuatora. Prema ST-ovoj službenoj web stranici, zreli proces za BCD je još uvijek oko 100 nm, 90 nm je još uvijek u dizajnu prototipa, a 40 nmBCD tehnologija pripada proizvodima sljedeće generacije u razvoju.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024