Ürün bilgisi ve danışmanlık için web sitemize hoş geldiniz.
Web sitemiz:https://www.vet-china.com/
Yarı iletken üretim süreçleri çığır açmaya devam ederken, sektörde "Moore Yasası" adı verilen ünlü bir açıklama dolaşıyor. Intel'in kurucularından Gordon Moore tarafından 1965 yılında önerildi. Temel içeriği şudur: Bir entegre devreye yerleştirilebilecek transistörlerin sayısı yaklaşık olarak her 18 ila 24 ayda bir ikiye katlanacaktır. Bu yasa yalnızca endüstrinin gelişim eğiliminin bir analizi ve tahmini değil, aynı zamanda yarı iletken üretim süreçlerinin geliştirilmesi için de itici bir güçtür - her şey daha küçük boyutlu ve istikrarlı performansa sahip transistörler yapmaktır. 1950'lerden günümüze kadar geçen yaklaşık 70 yılda toplam BJT, MOSFET, CMOS, DMOS ve hibrit BiCMOS ve BCD proses teknolojileri geliştirildi.
1.BJT
Bipolar bağlantı transistörü (BJT), genellikle triyot olarak bilinir. Transistördeki yük akışı esas olarak PN eklemindeki taşıyıcıların difüzyon ve sürüklenme hareketinden kaynaklanmaktadır. Hem elektronların hem de deliklerin akışını içerdiğinden buna bipolar cihaz denir.
Doğum tarihine baktığımızda. Vakum triyotlarını katı amplifikatörlerle değiştirme fikri nedeniyle Shockley, 1945 yazında yarı iletkenler üzerine temel araştırmalar yapmayı önerdi. 1945'in ikinci yarısında Bell Laboratuvarları, Shockley başkanlığında bir katı hal fiziği araştırma grubu kurdu. Bu grupta sadece fizikçiler değil, aynı zamanda teorik fizikçi Bardeen ve deneysel fizikçi Brattain dahil olmak üzere devre mühendisleri ve kimyagerler de var. Aralık 1947'de, sonraki nesiller tarafından bir dönüm noktası sayılan bir olay zekice gerçekleşti: Bardeen ve Brattain, akım amplifikasyonuna sahip dünyanın ilk germanyum nokta temaslı transistörünü başarıyla icat etti.
Bardeen ve Brattain'in ilk nokta temaslı transistörü
Kısa bir süre sonra Shockley, 1948'de iki kutuplu bağlantı transistörünü icat etti. Transistörün, biri ileri yönlü, diğeri ters yönlü olmak üzere iki pn bağlantı noktasından oluşabileceğini öne sürdü ve Haziran 1948'de bir patent aldı. 1949'da ayrıntılı teoriyi yayınladı. Bağlantı transistörünün çalışması. İki yıldan fazla bir süre sonra, Bell Laboratuarlarındaki bilim adamları ve mühendisler, bağlantı transistörlerinin seri üretimini gerçekleştirmek için bir süreç geliştirdiler (1951'de dönüm noktası) ve elektronik teknolojisinde yeni bir çağ açtı. Transistörlerin icadına yaptıkları katkılardan dolayı Shockley, Bardeen ve Brattain 1956 Nobel Fizik Ödülü'nü ortaklaşa kazandılar.
NPN bipolar bağlantı transistörünün basit yapısal diyagramı
Bipolar bağlantı transistörlerinin yapısına gelince, yaygın BJT'ler NPN ve PNP'dir. Detaylı iç yapı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Emitöre karşılık gelen safsızlık yarı iletken bölgesi, yüksek katkı konsantrasyonuna sahip olan emitör bölgesidir; tabana karşılık gelen safsızlık yarı iletken bölgesi, çok ince bir genişliğe ve çok düşük bir katkı konsantrasyonuna sahip olan baz bölgesidir; toplayıcıya karşılık gelen safsızlık yarı iletken bölgesi, geniş bir alana ve çok düşük katkı konsantrasyonuna sahip olan toplayıcı bölgedir.
BJT teknolojisinin avantajları, yüksek tepki hızı, yüksek iletkenlik (giriş voltajı değişiklikleri büyük çıkış akımı değişikliklerine karşılık gelir), düşük gürültü, yüksek analog doğruluk ve güçlü akım sürüş yeteneğidir; dezavantajları ise düşük entegrasyon (yanal boyutla dikey derinliğin azaltılamaması) ve yüksek güç tüketimidir.
2.MOS
Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistör (Metal Oksit Yarı İletken FET), yani metal katmanın (M-metal alüminyum) kapısına voltaj uygulayarak yarı iletken (S) iletken kanalın anahtarını kontrol eden bir alan etkili transistördür. elektrik alanının etkisini oluşturmak için kaynağı oksit katmanından (O-yalıtım katmanı SiO2) geçirin. Geçit ve kaynak ile geçit ve drenaj SiO2 yalıtım katmanı tarafından izole edildiğinden, MOSFET'e yalıtımlı geçit alan etkili transistör de denir. 1962 yılında Bell Laboratuvarları, yarı iletken geliştirme tarihindeki en önemli kilometre taşlarından biri haline gelen ve yarı iletken belleğin ortaya çıkışının teknik temelini doğrudan atan başarılı gelişmeyi resmen duyurdu.
MOSFET iletken kanal tipine göre P kanalı ve N kanalına bölünebilir. Geçit voltajı genliğine göre şu şekilde ayrılabilir: tükenme tipi - geçit voltajı sıfır olduğunda, drenaj ve kaynak arasında iletken bir kanal vardır; geliştirme tipi - N (P) kanallı cihazlar için, yalnızca kapı voltajı sıfırdan büyük (küçük) olduğunda iletken bir kanal vardır ve güç MOSFET'i esas olarak N kanal geliştirme tipindedir.
MOS ve triyot arasındaki temel farklar aşağıdaki noktaları içerir ancak bunlarla sınırlı değildir:
-Triodlar bipolar cihazlardır çünkü hem çoğunluk hem de azınlık taşıyıcıları iletime aynı anda katılırlar; MOS elektriği yalnızca yarı iletkenlerdeki çoğunluk taşıyıcıları aracılığıyla iletir ve aynı zamanda tek kutuplu transistör olarak da adlandırılır.
-Triodlar, nispeten yüksek güç tüketimine sahip, akım kontrollü cihazlardır; MOSFET'ler ise düşük güç tüketimine sahip, voltaj kontrollü cihazlardır.
- Triyotların açık direnci büyük, MOS tüplerinin ise yalnızca birkaç yüz miliohm kadar küçük bir açık direnci var. Mevcut elektrikli cihazlarda MOS tüpleri genellikle anahtar olarak kullanılır, bunun temel nedeni MOS'un verimliliğinin triyotlara kıyasla nispeten yüksek olmasıdır.
-Triodların nispeten avantajlı bir maliyeti vardır ve MOS tüpleri nispeten pahalıdır.
-Günümüzde çoğu senaryoda triyotların yerine MOS tüpleri kullanılıyor. Sadece bazı düşük güçlü veya güce duyarsız senaryolarda fiyat avantajını da göz önünde bulundurarak triyot kullanacağız.
3. CMOS
Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken: CMOS teknolojisi, elektronik cihazlar ve mantık devreleri oluşturmak için tamamlayıcı p tipi ve n tipi metal oksit yarı iletken transistörleri (MOSFET'ler) kullanır. Aşağıdaki şekilde "1→0" veya "0→1" dönüşümü için kullanılan ortak bir CMOS invertörü gösterilmektedir.
Aşağıdaki şekil tipik bir CMOS kesitidir. Sol taraf NMS ve sağ taraf PMOS'tur. İki MOS'un G kutupları ortak kapı girişi olarak birbirine bağlanır ve D kutupları ortak drenaj çıkışı olarak birbirine bağlanır. VDD, PMOS kaynağına bağlanır ve VSS, NMOS kaynağına bağlanır.
1963 yılında Fairchild Semiconductor'dan Wanlass ve Sah CMOS devresini icat etti. 1968 yılında American Radio Corporation (RCA) ilk CMOS entegre devre ürününü geliştirdi ve o tarihten bu yana CMOS devresi büyük bir gelişme kaydetti. Avantajları, düşük güç tüketimi ve yüksek entegrasyondur (STI/LOCOS süreci entegrasyonu daha da geliştirebilir); dezavantajı, bir kilit etkisinin varlığıdır (PN bağlantısının ters eğilimi, MOS tüpleri arasında izolasyon olarak kullanılır ve girişim, kolaylıkla gelişmiş bir döngü oluşturabilir ve devreyi yakabilir).
4.DMOS
Çift Difüzyonlu Metal Oksit Yarı İletken: Sıradan MOSFET cihazlarının yapısına benzer şekilde kaynak, drenaj, geçit ve diğer elektrotlara da sahiptir ancak drenaj ucunun arıza voltajı yüksektir. Çift difüzyon işlemi kullanılır.
Aşağıdaki şekil standart bir N-kanallı DMOS'un kesitini göstermektedir. Bu tip DMOS cihazı genellikle MOSFET'in kaynağının toprağa bağlandığı düşük taraf anahtarlama uygulamalarında kullanılır. Ek olarak bir P-kanalı DMOS vardır. Bu tip DMOS cihazı genellikle MOSFET kaynağının pozitif voltaja bağlandığı yüksek taraf anahtarlama uygulamalarında kullanılır. CMOS'a benzer şekilde, tamamlayıcı DMOS cihazları, tamamlayıcı anahtarlama işlevleri sağlamak için aynı çip üzerinde N-kanalı ve P-kanalı MOSFET'leri kullanır.
Kanalın yönüne bağlı olarak DMOS, dikey çift dağınık metal oksit yarı iletken alan etkili transistör VDMOS (Dikey Çift Dağınık MOSFET) ve yanal çift dağınık metal oksit yarı iletken alan etkili transistör LDMOS (Yatal Çift) olmak üzere iki türe ayrılabilir. -Dağıtılmış MOSFET).
VDMOS cihazları dikey kanallı olarak tasarlanmıştır. Yanal DMOS cihazlarıyla karşılaştırıldığında, daha yüksek arıza voltajı ve akım işleme yeteneklerine sahiptirler, ancak direnç hala nispeten büyüktür.
LDMOS cihazları yan kanallı olarak tasarlanmış olup asimetrik güç MOSFET cihazlarıdır. Dikey DMOS cihazlarıyla karşılaştırıldığında, daha düşük direnç ve daha yüksek anahtarlama hızlarına olanak tanırlar.
Geleneksel MOSFET'lerle karşılaştırıldığında DMOS daha yüksek kapasitansa ve daha düşük dirence sahiptir, bu nedenle güç anahtarları, elektrikli el aletleri ve elektrikli araç sürücüleri gibi yüksek güçlü elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılır.
5.BiCMOS
Bipolar CMOS, CMOS ve bipolar cihazları aynı anda aynı çip üzerinde entegre eden bir teknolojidir. Temel fikri, CMOS cihazlarını ana ünite devresi olarak kullanmak ve büyük kapasitif yüklerin sürülmesi gereken yerlere bipolar cihazlar veya devreler eklemektir. Dolayısıyla BiCMOS devreleri, CMOS devrelerinin yüksek entegrasyon ve düşük güç tüketimi avantajlarına, BJT devrelerinin ise yüksek hız ve güçlü akım sürme kabiliyetlerinin avantajlarına sahiptir.
STMicroelectronics'in BiCMOS SiGe (silikon germanyum) teknolojisi, RF, analog ve dijital parçaları tek bir çipte entegre ederek harici bileşenlerin sayısını önemli ölçüde azaltabilir ve güç tüketimini optimize edebilir.
6.BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, ilk kez 1986 yılında STMicroelectronics (ST) tarafından başarıyla geliştirilen ve BCD işlemi olarak adlandırılan bu teknoloji, aynı çip üzerinde bipolar, CMOS ve DMOS cihazları yapabilmektedir.
Bipolar analog devreler için, CMOS dijital ve lojik devreler için, DMOS ise güç ve yüksek gerilim cihazları için uygundur. BCD, üçünün avantajlarını birleştirir. Sürekli iyileştirme sonrasında BCD, güç yönetimi, analog veri toplama ve güç aktüatörleri alanlarındaki ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. ST'nin resmi web sitesine göre BCD'nin olgun süreci hala 100 nm civarında, 90 nm hala prototip tasarımında ve 40 nmBCD teknolojisi geliştirilmekte olan yeni nesil ürünlere ait.
Gönderim zamanı: Eylül-10-2024