Velkommen til vår nettside for produktinformasjon og konsultasjon.
Vår nettside:https://www.vet-china.com/
Ettersom halvlederproduksjonsprosesser fortsetter å gjøre gjennombrudd, har en kjent uttalelse kalt "Moores lov" sirkulert i industrien. Det ble foreslått av Gordon Moore, en av grunnleggerne av Intel, i 1965. Kjerneinnholdet er: Antall transistorer som kan rommes på en integrert krets vil dobles omtrent hver 18. til 24. måned. Denne loven er ikke bare en analyse og prediksjon av utviklingstrenden til industrien, men også en drivkraft for utviklingen av halvlederproduksjonsprosesser - alt er å lage transistorer med mindre størrelse og stabil ytelse. Fra 1950-tallet til i dag, omtrent 70 år, har totalt BJT, MOSFET, CMOS, DMOS og hybrid BiCMOS og BCD prosessteknologier blitt utviklet.
1. BJT
Bipolar junction transistor (BJT), ofte kjent som triode. Ladningsstrømmen i transistoren skyldes hovedsakelig diffusjon og driftbevegelse av bærere ved PN-krysset. Siden det involverer strømmen av både elektroner og hull, kalles det en bipolar enhet.
Ser tilbake på historien om dens fødsel. På grunn av ideen om å erstatte vakuumtrioder med solide forsterkere, foreslo Shockley å utføre grunnleggende forskning på halvledere sommeren 1945. I andre halvdel av 1945 etablerte Bell Labs en solid-state fysikk forskningsgruppe ledet av Shockley. I denne gruppen er det ikke bare fysikere, men også kretsingeniører og kjemikere, inkludert Bardeen, en teoretisk fysiker, og Brattain, en eksperimentell fysiker. I desember 1947 skjedde en begivenhet som ble ansett som en milepæl av senere generasjoner på en strålende måte - Bardeen og Brattain oppfant med suksess verdens første germanium punkt-kontakt transistor med strømforsterkning.
Bardeen og Brattains første punktkontakttransistor
Kort tid etter oppfant Shockley den bipolare koblingstransistoren i 1948. Han foreslo at transistoren kan være sammensatt av to pn-koblinger, den ene foroverspent og den andre reversrettet, og fikk patent i juni 1948. I 1949 publiserte han den detaljerte teorien av virkemåten til overgangstransistoren. Mer enn to år senere utviklet forskere og ingeniører ved Bell Labs en prosess for å oppnå masseproduksjon av koblingstransistorer (milepæl i 1951), og åpnet en ny æra av elektronisk teknologi. Som en anerkjennelse for deres bidrag til oppfinnelsen av transistorer, vant Shockley, Bardeen og Brattain i fellesskap Nobelprisen i fysikk i 1956.
Enkelt strukturelt diagram av NPN bipolar junction transistor
Når det gjelder strukturen til bipolare krysstransistorer, er vanlige BJT-er NPN og PNP. Den detaljerte interne strukturen er vist i figuren nedenfor. Urenhetshalvlederområdet som tilsvarer emitteren er emitterområdet, som har en høy dopingkonsentrasjon; urenhetshalvlederområdet som tilsvarer basen er basisområdet, som har en veldig tynn bredde og en veldig lav dopingkonsentrasjon; urenhetshalvlederområdet som tilsvarer kollektoren er kollektorområdet, som har et stort areal og svært lav dopingkonsentrasjon.
Fordelene med BJT-teknologi er høy responshastighet, høy transkonduktans (endringer i inngangsspenningen tilsvarer store utgangsstrømendringer), lav støy, høy analog nøyaktighet og sterk strømføringsevne; Ulempene er lav integrasjon (vertikal dybde kan ikke reduseres med sidestørrelse) og høyt strømforbruk.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), det vil si en felteffekttransistor som kontrollerer bryteren til halvlederens (S) ledende kanal ved å påføre spenning på porten til metalllaget (M-metall aluminium) og kilde gjennom oksidlaget (O-isolerende lag SiO2) for å generere effekten av det elektriske feltet. Siden porten og kilden, og porten og avløpet er isolert av SiO2-isolasjonslaget, kalles MOSFET også en felteffekttransistor for isolert port. I 1962 kunngjorde Bell Labs offisielt den vellykkede utviklingen, som ble en av de viktigste milepælene i halvlederutviklingens historie og la direkte det tekniske grunnlaget for fremkomsten av halvlederminne.
MOSFET kan deles inn i P-kanal og N-kanal i henhold til den ledende kanaltypen. I henhold til gatespenningsamplituden kan den deles inn i: utarmingstype - når gatespenningen er null, er det en ledende kanal mellom avløpet og kilden; forbedringstype - for N (P)-kanalenheter, det er en ledende kanal bare når portspenningen er større enn (mindre enn) null, og strøm-MOSFET er hovedsakelig N-kanalforbedringstype.
Hovedforskjellene mellom MOS og triode inkluderer, men er ikke begrenset til, følgende punkter:
-Trioder er bipolare enheter fordi både majoritets- og minoritetsbærere deltar i ledning samtidig; mens MOS kun leder elektrisitet gjennom majoritetsbærere i halvledere, og kalles også en unipolar transistor.
-Trioder er strømstyrte enheter med relativt høyt strømforbruk; mens MOSFET-er er spenningskontrollerte enheter med lavt strømforbruk.
-Trioder har stor på-motstand, mens MOS-rør har liten på-motstand, bare noen få hundre milliohm. I dagens elektriske enheter brukes MOS-rør generelt som brytere, hovedsakelig fordi effektiviteten til MOS er relativt høy sammenlignet med trioder.
-Trioder har en relativt fordelaktig kostnad, og MOS-rør er relativt dyre.
-I dag brukes MOS-rør for å erstatte trioder i de fleste scenarier. Bare i noen laveffekts- eller strømufølsomme scenarier vil vi bruke trioder med tanke på prisfordelen.
3. CMOS
Komplementær metalloksidhalvleder: CMOS-teknologi bruker komplementære p-type og n-type metalloksidhalvledertransistorer (MOSFETs) for å bygge elektroniske enheter og logiske kretser. Følgende figur viser en vanlig CMOS-omformer, som brukes til "1→0" eller "0→1" konvertering.
Følgende figur er et typisk CMOS-tverrsnitt. Venstre side er NMS, og høyre side er PMOS. G-polene til de to MOSene er koblet sammen som en felles portinngang, og D-polene er koblet sammen som en felles drenutgang. VDD er koblet til kilden til PMOS, og VSS er koblet til kilden til NMOS.
I 1963 oppfant Wanlass og Sah fra Fairchild Semiconductor CMOS-kretsen. I 1968 utviklet American Radio Corporation (RCA) det første CMOS-integrerte kretsproduktet, og siden den gang har CMOS-kretsen oppnådd stor utvikling. Fordelene er lavt strømforbruk og høy integrasjon (STI/LOCOS-prosessen kan forbedre integrasjonen ytterligere); dens ulempe er eksistensen av en låseeffekt (PN-kryss revers bias brukes som isolasjon mellom MOS-rør, og interferens kan lett danne en forbedret sløyfe og brenne kretsen).
4. DMOS
Double-diffused Metal Oxide Semiconductor: I likhet med strukturen til vanlige MOSFET-enheter, har den også kilde-, drenerings-, gate- og andre elektroder, men nedbrytningsspenningen til dreneringsenden er høy. Dobbel diffusjonsprosess brukes.
Figuren nedenfor viser tverrsnittet av en standard N-kanal DMOS. Denne typen DMOS-enheter brukes vanligvis i lavsidesvitsjeapplikasjoner, der kilden til MOSFET er koblet til bakken. I tillegg er det en P-kanal DMOS. Denne typen DMOS-enheter brukes vanligvis i høysidesvitsjeapplikasjoner, der kilden til MOSFET er koblet til en positiv spenning. I likhet med CMOS bruker komplementære DMOS-enheter N-kanal og P-kanal MOSFET på samme brikke for å gi komplementære svitsjefunksjoner.
Avhengig av kanalens retning kan DMOS deles inn i to typer, nemlig vertikal dobbeltdiffusert metalloksidhalvlederfelteffekttransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) og lateral dobbeltdiffusert metalloksidhalvlederfelteffekttransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) -Diffusert MOSFET).
VDMOS-enheter er designet med en vertikal kanal. Sammenlignet med laterale DMOS-enheter har de høyere nedbrytningsspenning og strømhåndteringsevner, men på-motstanden er fortsatt relativt stor.
LDMOS-enheter er designet med en lateral kanal og er asymmetriske MOSFET-enheter. Sammenlignet med vertikale DMOS-enheter tillater de lavere på-motstand og raskere byttehastigheter.
Sammenlignet med tradisjonelle MOSFET-er har DMOS høyere kapasitans og lavere motstand, så det er mye brukt i elektroniske enheter med høy effekt som strømbrytere, elektroverktøy og elektriske kjøretøystasjoner.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS er en teknologi som integrerer CMOS og bipolare enheter på samme brikke samtidig. Den grunnleggende ideen er å bruke CMOS-enheter som hovedenhetskrets, og legge til bipolare enheter eller kretser der store kapasitive belastninger må drives. Derfor har BiCMOS-kretser fordelene med høy integrasjon og lavt strømforbruk til CMOS-kretser, og fordelene med høyhastighets og sterk strømdriftsevne til BJT-kretser.
STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (silisium germanium) teknologi integrerer RF, analoge og digitale deler på en enkelt brikke, noe som kan redusere antall eksterne komponenter betydelig og optimalisere strømforbruket.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, denne teknologien kan lage bipolare, CMOS- og DMOS-enheter på samme brikke, kalt BCD-prosessen, som først ble utviklet med suksess av STMicroelectronics (ST) i 1986.
Bipolar er egnet for analoge kretser, CMOS er egnet for digitale og logiske kretser, og DMOS er egnet for strøm- og høyspentenheter. BCD kombinerer fordelene med de tre. Etter kontinuerlig forbedring er BCD mye brukt i produkter innen strømstyring, analog datainnsamling og strømaktuatorer. I følge STs offisielle nettsted er den modne prosessen for BCD fortsatt rundt 100nm, 90nm er fortsatt i prototypedesign, og 40nmBCD-teknologi tilhører neste generasjons produkter under utvikling.
Innleggstid: 10. september 2024