Selamat datang di website kami untuk informasi produk dan konsultasi.
Situs web kami:https://www.vet-china.com/
Ketika proses manufaktur semikonduktor terus membuat terobosan, sebuah pernyataan terkenal yang disebut "Hukum Moore" telah beredar di industri. Hal ini dikemukakan oleh Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, pada tahun 1965. Isi intinya adalah: jumlah transistor yang dapat ditampung pada sirkuit terintegrasi akan berlipat ganda kira-kira setiap 18 hingga 24 bulan. Undang-undang ini tidak hanya merupakan analisis dan prediksi tren perkembangan industri, tetapi juga menjadi pendorong berkembangnya proses manufaktur semikonduktor - semuanya untuk membuat transistor dengan ukuran lebih kecil dan kinerja stabil. Dari tahun 1950-an hingga sekarang, sekitar 70 tahun, total teknologi proses BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, dan hybrid BiCMOS dan BCD telah dikembangkan.
1.BJT
Transistor persimpangan bipolar (BJT), umumnya dikenal sebagai triode. Aliran muatan dalam transistor terutama disebabkan oleh difusi dan gerakan penyimpangan pembawa pada sambungan PN. Karena melibatkan aliran elektron dan lubang, maka disebut perangkat bipolar.
Melihat kembali sejarah kelahirannya. Karena gagasan untuk mengganti triode vakum dengan amplifier padat, Shockley mengusulkan untuk melakukan penelitian dasar tentang semikonduktor pada musim panas 1945. Pada paruh kedua tahun 1945, Bell Labs mendirikan kelompok penelitian fisika benda padat yang dipimpin oleh Shockley. Dalam kelompok ini, tidak hanya fisikawan, tetapi juga insinyur sirkuit dan ahli kimia, termasuk Bardeen, seorang fisikawan teoretis, dan Brattain, seorang fisikawan eksperimental. Pada bulan Desember 1947, sebuah peristiwa yang dianggap sebagai tonggak sejarah oleh generasi selanjutnya terjadi dengan cemerlang - Bardeen dan Brattain berhasil menemukan transistor kontak titik germanium pertama di dunia dengan amplifikasi arus.
Transistor kontak titik pertama Bardeen dan Brattain
Tak lama kemudian, Shockley menemukan transistor sambungan bipolar pada tahun 1948. Ia mengusulkan agar transistor dapat terdiri dari dua sambungan pn, satu bias maju dan yang lainnya bias mundur, dan memperoleh paten pada bulan Juni 1948. Pada tahun 1949, ia menerbitkan teori rincinya. dari cara kerja transistor persimpangan. Lebih dari dua tahun kemudian, para ilmuwan dan insinyur di Bell Labs mengembangkan proses untuk mencapai produksi massal transistor sambungan (tonggak sejarah pada tahun 1951), yang membuka era baru teknologi elektronik. Sebagai pengakuan atas kontribusi mereka terhadap penemuan transistor, Shockley, Bardeen dan Brattain bersama-sama memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1956.
Diagram struktur sederhana transistor sambungan bipolar NPN
Mengenai struktur transistor sambungan bipolar, BJT yang umum adalah NPN dan PNP. Struktur internal terperinci ditunjukkan pada gambar di bawah. Daerah semikonduktor pengotor yang berhubungan dengan emitor adalah daerah emitor, yang memiliki konsentrasi doping tinggi; daerah semikonduktor pengotor yang sesuai dengan basa adalah daerah basa, yang memiliki lebar sangat tipis dan konsentrasi doping yang sangat rendah; daerah semikonduktor pengotor yang berhubungan dengan kolektor adalah daerah kolektor, yang memiliki luas luas dan konsentrasi doping yang sangat rendah.
Keunggulan teknologi BJT adalah kecepatan respons yang tinggi, transkonduktansi yang tinggi (perubahan tegangan masukan sesuai dengan perubahan arus keluaran yang besar), kebisingan yang rendah, akurasi analog yang tinggi, dan kemampuan mengemudi arus yang kuat; kerugiannya adalah integrasi yang rendah (kedalaman vertikal tidak dapat dikurangi dengan ukuran lateral) dan konsumsi daya yang tinggi.
2. MOS
Transistor Efek Medan Semikonduktor Oksida Logam (Metal Oxide Semiconductor FET), yaitu transistor efek medan yang mengontrol sakelar saluran konduktif semikonduktor (S) dengan memberikan tegangan ke gerbang lapisan logam (M-metal aluminium) dan sumber melalui lapisan oksida (lapisan isolasi O SiO2) untuk menghasilkan efek medan listrik. Karena gerbang dan sumber, serta gerbang dan saluran diisolasi oleh lapisan isolasi SiO2, MOSFET juga disebut transistor efek medan gerbang terisolasi. Pada tahun 1962, Bell Labs secara resmi mengumumkan keberhasilan pengembangannya, yang menjadi salah satu tonggak terpenting dalam sejarah pengembangan semikonduktor dan secara langsung meletakkan dasar teknis bagi munculnya memori semikonduktor.
MOSFET dapat dibagi menjadi saluran P dan saluran N sesuai dengan jenis saluran konduktif. Menurut amplitudo tegangan gerbang, dapat dibagi menjadi: tipe penipisan-ketika tegangan gerbang nol, terdapat saluran konduktif antara saluran pembuangan dan sumber; tipe peningkatan-untuk perangkat saluran N (P), hanya ada saluran konduktif ketika tegangan gerbang lebih besar dari (kurang dari) nol, dan MOSFET daya terutama jenis peningkatan saluran N.
Perbedaan utama antara MOS dan triode termasuk namun tidak terbatas pada hal-hal berikut:
-Trioda adalah perangkat bipolar karena pembawa mayoritas dan minoritas berpartisipasi dalam konduksi pada saat yang sama; sedangkan MOS hanya menghantarkan listrik melalui pembawa mayoritas di semikonduktor, dan disebut juga transistor unipolar.
-Triodes adalah perangkat yang dikontrol arus dengan konsumsi daya yang relatif tinggi; sedangkan MOSFET adalah perangkat yang dikontrol tegangan dengan konsumsi daya rendah.
-Trioda memiliki resistansi yang besar, sedangkan tabung MOS memiliki resistansi yang kecil, hanya beberapa ratus miliohm. Pada perangkat listrik saat ini, tabung MOS umumnya digunakan sebagai saklar, terutama karena efisiensi MOS yang relatif tinggi dibandingkan trioda.
-Triodes memiliki biaya yang relatif menguntungkan, dan tabung MOS relatif mahal.
-Saat ini, tabung MOS digunakan untuk menggantikan trioda di sebagian besar skenario. Hanya dalam beberapa skenario berdaya rendah atau tidak sensitif terhadap daya, kami akan menggunakan triode dengan mempertimbangkan keunggulan harga.
3.CMOS
Semikonduktor Oksida Logam Pelengkap: Teknologi CMOS menggunakan transistor semikonduktor oksida logam tipe-p dan tipe-n (MOSFET) komplementer untuk membangun perangkat elektronik dan sirkuit logika. Gambar berikut menunjukkan inverter CMOS yang umum, yang digunakan untuk konversi "1→0" atau "0→1".
Gambar berikut adalah penampang khas CMOS. Sisi kiri adalah NMS, dan sisi kanan adalah PMOS. Kutub G dari dua MOS dihubungkan bersama sebagai masukan gerbang bersama, dan kutub D dihubungkan bersama sebagai keluaran saluran umum. VDD terhubung ke sumber PMOS, dan VSS terhubung ke sumber NMOS.
Pada tahun 1963, Wanlass dan Sah dari Fairchild Semiconductor menemukan sirkuit CMOS. Pada tahun 1968, American Radio Corporation (RCA) mengembangkan produk sirkuit terintegrasi CMOS pertama, dan sejak itu, sirkuit CMOS telah mencapai perkembangan pesat. Keunggulannya adalah konsumsi daya yang rendah dan integrasi yang tinggi (proses STI/LOCOS dapat lebih meningkatkan integrasi); kerugiannya adalah adanya efek kunci (bias balik sambungan PN digunakan sebagai isolasi antara tabung MOS, dan interferensi dapat dengan mudah membentuk loop yang ditingkatkan dan membakar sirkuit).
4. DMOS
Semikonduktor Oksida Logam Terdifusi Ganda: Mirip dengan struktur perangkat MOSFET biasa, ia juga memiliki elektroda sumber, saluran, gerbang, dan lainnya, tetapi tegangan tembus ujung salurannya tinggi. Proses difusi ganda digunakan.
Gambar di bawah menunjukkan penampang DMOS saluran-N standar. Perangkat DMOS jenis ini biasanya digunakan pada aplikasi low-side switching, dimana sumber MOSFET dihubungkan ke ground. Selain itu, ada DMOS saluran-P. Perangkat DMOS jenis ini biasanya digunakan pada aplikasi high-side switching, dimana sumber MOSFET dihubungkan dengan tegangan positif. Mirip dengan CMOS, perangkat DMOS pelengkap menggunakan MOSFET saluran-N dan saluran-P pada chip yang sama untuk menyediakan fungsi peralihan yang saling melengkapi.
Tergantung pada arah salurannya, DMOS dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu transistor efek medan semikonduktor oksida logam terdifusi ganda vertikal VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) dan transistor efek medan semikonduktor oksida logam terdifusi ganda lateral LDMOS (Lateral Double -MOSFET terdifusi).
Perangkat VDMOS dirancang dengan saluran vertikal. Dibandingkan dengan perangkat DMOS lateral, perangkat ini memiliki tegangan tembus dan kemampuan penanganan arus yang lebih tinggi, namun resistansinya masih relatif besar.
Perangkat LDMOS dirancang dengan saluran lateral dan merupakan perangkat MOSFET daya asimetris. Dibandingkan dengan perangkat DMOS vertikal, perangkat ini memungkinkan resistansi yang lebih rendah dan kecepatan peralihan yang lebih cepat.
Dibandingkan dengan MOSFET tradisional, DMOS memiliki kapasitansi yang lebih tinggi dan resistansi yang lebih rendah, sehingga banyak digunakan pada perangkat elektronik berdaya tinggi seperti sakelar daya, perkakas listrik, dan penggerak kendaraan listrik.
5.BiCMOS
Bipolar CMOS adalah teknologi yang mengintegrasikan CMOS dan perangkat bipolar pada chip yang sama pada waktu yang bersamaan. Ide dasarnya adalah menggunakan perangkat CMOS sebagai rangkaian unit utama, dan menambahkan perangkat atau sirkuit bipolar yang memerlukan beban kapasitif besar untuk digerakkan. Oleh karena itu, rangkaian BiCMOS memiliki keunggulan integrasi tinggi dan konsumsi daya rendah dari rangkaian CMOS, serta keunggulan sirkuit BJT dalam kecepatan tinggi dan kemampuan penggerak arus yang kuat.
Teknologi BiCMOS SiGe (silicon germanium) STMicroelectronics mengintegrasikan komponen RF, analog, dan digital dalam satu chip, yang secara signifikan dapat mengurangi jumlah komponen eksternal dan mengoptimalkan konsumsi daya.
6.BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, teknologi ini dapat membuat perangkat bipolar, CMOS dan DMOS dalam satu chip yang disebut proses BCD, yang pertama kali berhasil dikembangkan oleh STMicroelectronics (ST) pada tahun 1986.
Bipolar cocok untuk rangkaian analog, CMOS cocok untuk rangkaian digital dan logika, dan DMOS cocok untuk perangkat daya dan tegangan tinggi. BCD menggabungkan keunggulan ketiganya. Setelah perbaikan berkelanjutan, BCD banyak digunakan pada produk di bidang manajemen daya, akuisisi data analog, dan aktuator daya. Menurut situs resmi ST, proses matang untuk BCD masih sekitar 100nm, 90nm masih dalam desain prototipe, dan teknologi 40nmBCD milik produk generasi berikutnya yang sedang dikembangkan.
Waktu posting: 10 Sep-2024