Sveiki atvykę į mūsų svetainę, kur rasite informacijos apie gaminį ir konsultacijų.
Mūsų svetainė:https://www.vet-china.com/
Kadangi puslaidininkių gamybos procesai ir toliau daro proveržį, pramonėje pasklido garsus pareiškimas, vadinamas „Moore'o įstatymu“. Jį 1965 m. pasiūlė Gordonas Moore'as, vienas iš „Intel“ įkūrėjų. Pagrindinis jo turinys yra toks: tranzistorių, kuriuos galima pritaikyti integriniam grandynui, skaičius padvigubės maždaug kas 18–24 mėnesius. Šis dėsnis yra ne tik pramonės plėtros tendencijų analizė ir numatymas, bet ir puslaidininkių gamybos procesų plėtros varomoji jėga – viskas, kad būtų pagaminti mažesnio dydžio ir stabilaus veikimo tranzistorius. Nuo šeštojo dešimtmečio iki šių dienų, apie 70 metų, iš viso buvo sukurtos BJT, MOSFET, CMOS, DMOS ir hibridinių BiCMOS ir BCD procesų technologijos.
1. BJT
Bipolinis jungties tranzistorius (BJT), paprastai žinomas kaip triodas. Krūvio srautas tranzistorius daugiausia atsiranda dėl nešėjų difuzijos ir dreifo judėjimo PN sandūroje. Kadangi jis apima ir elektronų, ir skylių srautą, jis vadinamas bipoliniu įtaisu.
Žvelgiant į jo gimimo istoriją. Dėl idėjos vakuuminius triodus pakeisti kietaisiais stiprintuvais, Shockley pasiūlė 1945 m. vasarą atlikti pagrindinius puslaidininkių tyrimus. 1945 m. antroje pusėje Bell Labs įsteigė kietojo kūno fizikos tyrimų grupę, kuriai vadovavo Shockley. Šioje grupėje yra ne tik fizikai, bet ir grandinių inžinieriai bei chemikai, įskaitant Bardeeną, teorinį fiziką ir Brattainą, eksperimentinį fiziką. 1947 m. gruodį įvykis, kurį vėlesnės kartos laikė svarbiu įvykiu, įvyko puikiai – Bardeenas ir Brattainas sėkmingai išrado pirmąjį pasaulyje germanio taškinio kontakto tranzistorių su srovės stiprinimu.
Bardeen ir Brattain pirmasis taškinio kontakto tranzistorius
Netrukus po to, 1948 m., Shockley išrado bipolinį tranzistorių. Jis pasiūlė, kad tranzistorius galėtų būti sudarytas iš dviejų pn sandūrų, viena nukreipta į priekį, o kita – atvirkštinė, ir 1948 m. birželį gavo patentą. 1949 m. jis paskelbė išsamią teoriją. sankryžos tranzistoriaus veikimo. Po daugiau nei dvejų metų „Bell Labs“ mokslininkai ir inžinieriai sukūrė procesą, skirtą masinei jungties tranzistorių gamybai (1951 m. įvykis), atverdamas naują elektroninių technologijų erą. Pripažindami už indėlį į tranzistorių išradimą, Shockley, Bardeen ir Brattain kartu laimėjo 1956 m. Nobelio fizikos premiją.
Paprasta NPN dvipolio jungties tranzistoriaus struktūrinė schema
Kalbant apie bipolinių jungčių tranzistorių struktūrą, įprasti BJT yra NPN ir PNP. Išsami vidinė struktūra parodyta paveikslėlyje žemiau. Priemaišų puslaidininkio sritis, atitinkanti emiterį, yra emiterio sritis, kurios dopingo koncentracija yra didelė; priemaišų puslaidininkio sritis, atitinkanti pagrindą, yra bazinė sritis, kurios plotis labai plonas ir dopingo koncentracija labai maža; priemaišų puslaidininkių sritis, atitinkanti kolektorių, yra kolektoriaus sritis, kuri turi didelį plotą ir labai mažą dopingo koncentraciją.
BJT technologijos privalumai yra didelis atsako greitis, didelis translaidumas (įėjimo įtampos pokyčiai atitinka didelius išėjimo srovės pokyčius), mažas triukšmas, didelis analoginis tikslumas ir stipri srovės valdymo galimybė; trūkumai yra maža integracija (vertikalus gylis negali būti sumažintas naudojant šoninį dydį) ir didelis energijos suvartojimas.
2. MOS
Metalo oksido puslaidininkinis lauko efekto tranzistorius (Metal Oxide Semiconductor FET), tai yra lauko efekto tranzistorius, valdantis puslaidininkio (S) laidžio kanalo jungiklį, tiekdamas įtampą metalo sluoksnio (M-metalo aliuminio) užtvarai ir šaltinis per oksido sluoksnį (O izoliacinis sluoksnis SiO2), kad būtų sukurtas elektrinio lauko poveikis. Kadangi vartai ir šaltinis, ir vartai ir kanalizacija yra izoliuoti SiO2 izoliaciniu sluoksniu, MOSFET taip pat vadinamas izoliuotų vartų lauko efekto tranzistoriumi. 1962 metais Bell Labs oficialiai paskelbė apie sėkmingą plėtrą, kuri tapo vienu svarbiausių puslaidininkių kūrimo istorijos etapų ir tiesiogiai padėjo techninius pagrindus puslaidininkių atminties atsiradimui.
MOSFET galima suskirstyti į P kanalą ir N kanalą pagal laidaus kanalo tipą. Pagal vartų įtampos amplitudę galima skirstyti į: išeikvojimo tipą-kai vartų įtampa lygi nuliui, tarp nutekėjimo ir šaltinio yra laidus kanalas; N (P) kanalo įrenginiams laidus kanalas yra tik tada, kai vartų įtampa yra didesnė už (mažesnę) nulį, o galios MOSFET daugiausia yra N kanalo stiprinimo tipas.
Pagrindiniai MOS ir triodo skirtumai apima šiuos dalykus, bet neapsiribojant:
-Triodai yra dvipoliai įrenginiai, nes laidyje tuo pačiu metu dalyvauja tiek daugumos, tiek mažumos nešikliai; o MOS praleidžia elektrą tik per daugumą puslaidininkių nešiklius ir taip pat vadinamas vienpoliu tranzistoriumi.
-Triodai yra srove valdomi įrenginiai, sunaudojantys gana daug energijos; o MOSFET yra įtampa valdomi įrenginiai, sunaudojantys mažai energijos.
-Triodai turi didelę įjungimo varžą, o MOS vamzdžiai turi mažą varžą, tik kelis šimtus miliohmų. Dabartiniuose elektriniuose įrenginiuose MOS vamzdžiai paprastai naudojami kaip jungikliai, daugiausia todėl, kad MOS efektyvumas yra palyginti didelis, palyginti su triodais.
-Triodai turi palyginti palankią kainą, o MOS vamzdžiai yra palyginti brangūs.
-Šiais laikais MOS vamzdžiai dažniausiai naudojami triodams pakeisti. Atsižvelgdami į kainos pranašumą, naudosime tik kai kuriuose mažos galios arba nejautrios galios scenarijus.
3. CMOS
Papildomas metalo oksido puslaidininkis: CMOS technologija naudoja papildomus p tipo ir n tipo metalo oksido puslaidininkinius tranzistorius (MOSFET) elektroniniams įrenginiams ir loginėms grandinėms kurti. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas įprastas CMOS keitiklis, naudojamas konvertuoti „1→0“ arba „0→1“.
Toliau pateiktame paveikslėlyje yra tipiškas CMOS skerspjūvis. Kairėje pusėje yra NMS, o dešinėje - PMOS. Dviejų MOS G poliai yra sujungti kaip bendras vartų įėjimas, o D poliai yra sujungti kaip bendras nutekėjimo išėjimas. VDD yra prijungtas prie PMOS šaltinio, o VSS yra prijungtas prie NMOS šaltinio.
1963 m. Wanlass ir Sah iš Fairchild Semiconductor išrado CMOS grandinę. 1968 m. Amerikos radijo korporacija (RCA) sukūrė pirmąjį CMOS integrinių grandynų gaminį, ir nuo to laiko CMOS grandinė buvo labai išvystyta. Jo pranašumai yra mažas energijos suvartojimas ir didelė integracija (STI/LOCOS procesas gali dar labiau pagerinti integraciją); jo trūkumas yra užrakto efekto buvimas (PN jungties atvirkštinis poslinkis naudojamas kaip izoliacija tarp MOS vamzdžių, o trukdžiai gali lengvai sudaryti patobulintą kilpą ir sudeginti grandinę).
4. DMOS
Dvigubai išsklaidytas metalo oksido puslaidininkis: panašus į įprastų MOSFET įrenginių struktūrą, jis taip pat turi šaltinio, nutekėjimo, vartų ir kitus elektrodus, tačiau nutekėjimo galo gedimo įtampa yra didelė. Naudojamas dvigubos difuzijos procesas.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas standartinio N kanalo DMOS skerspjūvis. Šio tipo DMOS įrenginiai dažniausiai naudojami žemo lygio perjungimo programose, kur MOSFET šaltinis yra prijungtas prie žemės. Be to, yra P kanalo DMOS. Šio tipo DMOS įrenginiai paprastai naudojami didelės pusės perjungimo programose, kur MOSFET šaltinis yra prijungtas prie teigiamos įtampos. Panašiai kaip CMOS, papildomi DMOS įrenginiai naudoja N kanalo ir P kanalo MOSFET tame pačiame luste, kad teiktų papildomas perjungimo funkcijas.
Priklausomai nuo kanalo krypties, DMOS galima suskirstyti į du tipus: vertikalaus dvigubo išsklaidyto metalo oksido puslaidininkio lauko tranzistorių VDMOS (vertikalus dvigubai išsklaidytas MOSFET) ir šoninį dvigubo difuzinio metalo oksido puslaidininkio lauko efekto tranzistorių LDMOS (lateralinis dvigubas puslaidininkinis lauko tranzistorius). -Išsklaidytas MOSFET).
VDMOS įrenginiai suprojektuoti su vertikaliu kanalu. Palyginti su šoniniais DMOS įrenginiais, jie turi didesnę gedimo įtampą ir srovę, tačiau įjungimo varža vis dar yra gana didelė.
LDMOS įrenginiai yra suprojektuoti su šoniniu kanalu ir yra asimetrinės galios MOSFET įrenginiai. Palyginti su vertikaliais DMOS įrenginiais, jie užtikrina mažesnę įjungimo varžą ir didesnį perjungimo greitį.
Palyginti su tradiciniais MOSFET, DMOS turi didesnę įjungimo talpą ir mažesnę varžą, todėl ji plačiai naudojama didelės galios elektroniniuose įrenginiuose, tokiuose kaip maitinimo jungikliai, elektriniai įrankiai ir elektrinių transporto priemonių pavaros.
5. BiCMOS
Bipolinis CMOS yra technologija, kuri tuo pačiu metu integruoja CMOS ir dvipolius įrenginius tame pačiame luste. Pagrindinė jo idėja yra naudoti CMOS įrenginius kaip pagrindinio įrenginio grandinę ir pridėti dvipolius įrenginius arba grandines, kuriose reikia valdyti dideles talpines apkrovas. Todėl BiCMOS grandinės turi didelės integracijos ir mažo CMOS grandinių energijos suvartojimo pranašumus bei BJT grandinių didelio greičio ir stiprios srovės valdymo pranašumus.
STMicroelectronics BiCMOS SiGe (silicio germanio) technologija sujungia RF, analogines ir skaitmenines dalis viename luste, todėl galima žymiai sumažinti išorinių komponentų skaičių ir optimizuoti energijos suvartojimą.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, ši technologija gali sukurti dvipolius, CMOS ir DMOS įrenginius tame pačiame luste, vadinamu BCD procesu, kurį pirmą kartą sėkmingai sukūrė STMicroelectronics (ST) 1986 m.
Bipolinis tinka analoginėms grandinėms, CMOS – skaitmeninėms ir loginėms grandinėms, o DMOS – galios ir aukštos įtampos įrenginiams. BCD sujungia trijų privalumus. Nuolat tobulinamas, BCD plačiai naudojamas gaminiuose energijos valdymo, analoginių duomenų gavimo ir galios pavarų srityse. Remiantis oficialia ST svetaine, brandus BCD procesas vis dar yra apie 100 nm, 90 nm vis dar yra prototipo projektavimo metu, o 40 nmBCD technologija priklauso jos kuriamiems naujos kartos produktams.
Paskelbimo laikas: 2024-09-10