Üdvözöljük weboldalunkon termékinformációkért és tanácsadásért.
Weboldalunk:https://www.vet-china.com/
Ahogy a félvezető-gyártási folyamatok továbbra is áttörést hoznak, egy híres „Moore-törvény” kijelentés kering az iparágban. Gordon Moore, az Intel egyik alapítója javasolta 1965-ben. Alapvető tartalma: az integrált áramkörön elhelyezhető tranzisztorok száma körülbelül 18-24 havonta megduplázódik. Ez a törvény nemcsak az ipar fejlődési trendjének elemzése és előrejelzése, hanem a félvezető gyártási folyamatok fejlesztésének hajtóereje is - minden arra való, hogy kisebb méretű és stabil teljesítményű tranzisztorokat készítsenek. Az 1950-es évektől napjainkig, mintegy 70 éven át összesen BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, valamint hibrid BiCMOS és BCD folyamattechnológiákat fejlesztettek ki.
1. BJT
Bipoláris junction tranzisztor (BJT), közismert nevén trióda. A tranzisztorban lévő töltésáramlás főként a hordozók diffúziójának és sodródásának köszönhető a PN átmenetnél. Mivel az elektronok és a lyukak áramlását is magában foglalja, bipoláris eszköznek nevezik.
Visszatekintés születésének történetére. A vákuumtriódák szilárd erősítőkkel való helyettesítésének ötlete miatt Shockley 1945 nyarán javasolta a félvezetők alapkutatásának elvégzését. 1945 második felében a Bell Labs szilárdtestfizikai kutatócsoportot hozott létre Shockley vezetésével. Ebben a csoportban nemcsak fizikusok vannak, hanem áramkörmérnökök és vegyészek is, köztük Bardeen elméleti fizikus és Brattain kísérleti fizikus. 1947 decemberében zseniálisan megtörtént egy olyan esemény, amelyet a későbbi generációk mérföldkőnek tekintettek – Bardeen és Brattain sikeresen feltalálta a világ első germánium pontkontaktus tranzisztorát áramerősítéssel.
Bardeen és Brattain első pontérintkezős tranzisztora
Röviddel ezután Shockley 1948-ban feltalálta a bipoláris átmenetes tranzisztort. Azt javasolta, hogy a tranzisztor két pn átmenetből álljon, az egyik előre, a másik pedig fordított előfeszítésű, és 1948 júniusában szabadalmat kapott. 1949-ben publikálta a részletes elméletet. a csomóponti tranzisztor működéséről. Több mint két évvel később a Bell Labs tudósai és mérnökei kidolgoztak egy eljárást a csomóponti tranzisztorok tömeggyártásának eléréséhez (1951-ben mérföldkő), ezzel megnyitva az elektronikus technológia új korszakát. A tranzisztorok feltalálásához való hozzájárulásuk elismeréseként Shockley, Bardeen és Brattain közösen elnyerték 1956-ban a fizikai Nobel-díjat.
Az NPN bipoláris átmenet tranzisztor egyszerű szerkezeti diagramja
A bipoláris átmenetes tranzisztorok felépítését illetően a gyakori BJT-k az NPN és a PNP. A részletes belső felépítés az alábbi ábrán látható. Az emitternek megfelelő szennyező félvezető régió az emitter tartomány, amely nagy adalékkoncentrációval rendelkezik; a bázisnak megfelelő szennyező félvezető régió az alapterület, amely nagyon vékony és nagyon alacsony adalékkoncentrációval rendelkezik; a kollektornak megfelelő szennyező félvezető tartomány a kollektor tartomány, amely nagy területtel és nagyon alacsony adalékkoncentrációval rendelkezik.
A BJT technológia előnyei a nagy reakciósebesség, a nagy transzkonduktivitás (a bemeneti feszültségváltozások nagy kimeneti áramváltozásoknak felelnek meg), alacsony zajszint, nagy analóg pontosság és erős áramvezetési képesség; hátránya az alacsony integrálhatóság (a függőleges mélység nem csökkenthető oldalirányú mérettel) és a nagy fogyasztás.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tranzistor (Metal Oxide Semiconductor FET), azaz egy térhatású tranzisztor, amely a félvezető (S) vezető csatorna kapcsolóját vezérli úgy, hogy feszültséget ad a fémréteg (M-fém alumínium) kapujára és a forrás az oxidrétegen keresztül (O-szigetelő réteg SiO2), hogy az elektromos mező hatását generálja. Mivel a kaput és a forrást, valamint a kaput és a lefolyót SiO2 szigetelőréteg választja el, a MOSFET-et szigetelt kapu térhatású tranzisztornak is nevezik. 1962-ben a Bell Labs hivatalosan bejelentette a sikeres fejlesztést, amely a félvezetőfejlesztés történetének egyik legfontosabb mérföldkövévé vált, és közvetlenül lefektette a félvezető memória megjelenésének technikai alapjait.
A MOSFET a vezető csatorna típusa szerint P csatornára és N csatornára osztható. A kapufeszültség amplitúdója szerint a következőkre osztható: kimerülési típus - amikor a kapu feszültsége nulla, a lefolyó és a forrás között vezető csatorna van; Javítási típus - N (P) csatornás eszközök esetén csak akkor van vezető csatorna, ha a kapu feszültség nagyobb (kisebb, mint nulla), és a teljesítmény MOSFET főként N csatornás bővítési típusú.
A MOS és a trióda közötti fő különbségek a következők, de nem kizárólagosan:
-A triódák bipoláris eszközök, mivel a többségi és a kisebbségi hordozók egyszerre vesznek részt a vezetésben; míg a MOS csak a félvezetők többségi vivőin keresztül vezeti az áramot, és unipoláris tranzisztornak is nevezik.
- A triódák áramvezérelt eszközök, viszonylag nagy energiafogyasztással; míg a MOSFET-ek alacsony fogyasztású feszültségvezérelt eszközök.
-A triódák nagy, míg a MOS csövek bekapcsolási ellenállása kicsi, csak néhány száz milliohm. A jelenlegi elektromos eszközökben a MOS csöveket általában kapcsolóként használják, főleg azért, mert a MOS hatásfoka viszonylag magas a triódákhoz képest.
- A triódák viszonylag előnyös költséggel rendelkeznek, a MOS csövek pedig viszonylag drágák.
- Manapság a legtöbb esetben MOS csöveket használnak a triódák helyettesítésére. Csak néhány alacsony fogyasztású vagy energiaérzékeny forgatókönyv esetén használunk triódákat, figyelembe véve az árelőnyt.
3. CMOS
Kiegészítő fém-oxid félvezető: A CMOS technológia kiegészítő p- és n-típusú fém-oxid félvezető tranzisztorokat (MOSFET) használ elektronikus eszközök és logikai áramkörök felépítéséhez. A következő ábra egy általános CMOS invertert mutat, amelyet "1→0" vagy "0→1" konverzióra használnak.
A következő ábra egy tipikus CMOS-keresztmetszet. A bal oldalon az NMS, a jobb oldalon pedig a PMOS. A két MOS G pólusa közös kapu bemenetként, a D pólusok pedig közös lefolyó kimenetként vannak összekötve. A VDD a PMOS forrásához, a VSS pedig az NMOS forrásához csatlakozik.
1963-ban Wanlass és Sah, a Fairchild Semiconductor feltalálta a CMOS áramkört. 1968-ban az American Radio Corporation (RCA) kifejlesztette az első CMOS integrált áramköri terméket, és azóta a CMOS áramkör nagy fejlődést ért el. Előnye az alacsony energiafogyasztás és a magas integráció (az STI/LOCOS folyamat tovább javíthatja az integrációt); hátránya a lock-effektus megléte (a PN csomópont fordított előfeszítését a MOS csövek elválasztására használják, és az interferencia könnyen megnövelt hurkot képezhet, és égetheti az áramkört).
4. DMOS
Kettős diffúz fém-oxid félvezető: A hagyományos MOSFET eszközök felépítéséhez hasonlóan forrás-, lefolyó-, kapu- és egyéb elektródákkal is rendelkezik, de a lefolyóvég áttörési feszültsége magas. Kettős diffúziós eljárást alkalmaznak.
Az alábbi ábra egy szabványos N-csatornás DMOS keresztmetszetét mutatja. Az ilyen típusú DMOS eszközöket általában alacsony oldali kapcsolási alkalmazásokban használják, ahol a MOSFET forrása a földhöz van kötve. Ezen kívül van egy P-csatornás DMOS. Az ilyen típusú DMOS eszközöket általában magas oldali kapcsolási alkalmazásokban használják, ahol a MOSFET forrása pozitív feszültségre van kötve. A CMOS-hoz hasonlóan a kiegészítő DMOS-eszközök N-csatornás és P-csatornás MOSFET-eket használnak ugyanazon a chipen, hogy kiegészítő kapcsolási funkciókat biztosítsanak.
A csatorna irányától függően a DMOS két típusra osztható: függőleges kettős diffúz fém-oxid félvezető térhatástranzisztorra VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) és oldalsó kettős diffúz fém-oxid félvezető térhatástranzisztorra LDMOS -Szórt MOSFET).
A VDMOS eszközök függőleges csatornával vannak kialakítva. Az oldalsó DMOS-eszközökhöz képest nagyobb áttörési feszültséggel és áramkezelési képességekkel rendelkeznek, de a bekapcsolási ellenállás még mindig viszonylag nagy.
Az LDMOS eszközöket oldalsó csatornával tervezték, és aszimmetrikus teljesítményű MOSFET eszközök. A függőleges DMOS-eszközökhöz képest alacsonyabb bekapcsolási ellenállást és gyorsabb kapcsolási sebességet tesznek lehetővé.
A hagyományos MOSFET-ekhez képest a DMOS nagyobb bekapcsolási kapacitással és kisebb ellenállással rendelkezik, ezért széles körben használják nagy teljesítményű elektronikus eszközökben, például tápkapcsolókban, elektromos kéziszerszámokban és elektromos járművek hajtásaiban.
5. BiCMOS
A bipoláris CMOS egy olyan technológia, amely egyszerre integrálja a CMOS-t és a bipoláris eszközöket ugyanazon a chipen. Alapötlete az, hogy CMOS eszközöket használjon a fő egység áramköreként, és hozzáadjon bipoláris eszközöket vagy áramköröket, ahol nagy kapacitív terhelés szükséges. Ezért a BiCMOS áramkörök előnye a CMOS áramkörök magas integrációja és alacsony energiafogyasztása, valamint a BJT áramkörök nagy sebességű és erős áramvezetési képessége.
Az STMicroelectronics BiCMOS SiGe (szilícium germánium) technológiája egyetlen chipen integrálja az RF, analóg és digitális alkatrészeket, ami jelentősen csökkentheti a külső alkatrészek számát és optimalizálhatja az energiafogyasztást.
6. BCD
Bipoláris-CMOS-DMOS, ez a technológia képes bipoláris, CMOS és DMOS eszközöket készíteni ugyanazon a chipen, az úgynevezett BCD eljárást, amelyet először az STMicroelectronics (ST) fejlesztett ki 1986-ban.
A bipoláris analóg áramkörökhöz, a CMOS digitális és logikai áramkörökhöz, a DMOS pedig táp- és nagyfeszültségű eszközökhöz alkalmas. A BCD egyesíti a három előnyeit. Folyamatos fejlesztés után a BCD-t széles körben használják az energiagazdálkodás, az analóg adatgyűjtés és a teljesítményszabályozók területén. Az ST hivatalos honlapja szerint a BCD kiforrott folyamata még mindig 100 nm körüli, 90 nm még prototípus tervezés alatt áll, és a 40 nmBCD technológia a fejlesztés alatt álló következő generációs termékei közé tartozik.
Feladás időpontja: 2024.09.10