مصنوعات کی معلومات اور مشاورت کے لیے ہماری ویب سائٹ پر خوش آمدید۔
ہماری ویب سائٹ:https://www.vet-china.com/
جیسا کہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل میں کامیابیاں ہوتی رہتی ہیں، صنعت میں "مور کا قانون" نامی ایک مشہور بیان گردش کر رہا ہے۔ اسے 1965 میں انٹیل کے بانیوں میں سے ایک گورڈن مور نے تجویز کیا تھا۔ اس کا بنیادی مواد یہ ہے: انٹیگریٹڈ سرکٹ پر لگائے جانے والے ٹرانزسٹروں کی تعداد تقریباً ہر 18 سے 24 ماہ میں دوگنی ہو جائے گی۔ یہ قانون نہ صرف صنعت کی ترقی کے رجحان کا تجزیہ اور پیشن گوئی ہے، بلکہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل کی ترقی کے لیے ایک محرک قوت بھی ہے - سب کچھ چھوٹے سائز اور مستحکم کارکردگی کے ساتھ ٹرانزسٹر بنانا ہے۔ 1950 کی دہائی سے لے کر آج تک، تقریباً 70 سالوں میں، کل BJT، MOSFET، CMOS، DMOS، اور ہائبرڈ BiCMOS اور BCD پروسیس ٹیکنالوجیز تیار کی گئی ہیں۔
1. بی جے ٹی
بائپولر جنکشن ٹرانزسٹر (BJT) جسے عام طور پر ٹرائیوڈ کہا جاتا ہے۔ ٹرانزسٹر میں چارج کا بہاؤ بنیادی طور پر PN جنکشن پر کیریئرز کے پھیلاؤ اور بڑھے ہوئے حرکت کی وجہ سے ہے۔ چونکہ اس میں الیکٹران اور سوراخ دونوں کا بہاؤ شامل ہوتا ہے، اس لیے اسے بائی پولر ڈیوائس کہا جاتا ہے۔
اس کی پیدائش کی تاریخ پر نظر ڈالتے ہیں۔ ویکیوم ٹرائیڈس کو ٹھوس امپلیفائر سے تبدیل کرنے کے خیال کی وجہ سے، شاکلے نے 1945 کے موسم گرما میں سیمی کنڈکٹرز پر بنیادی تحقیق کرنے کی تجویز پیش کی۔ 1945 کے دوسرے نصف حصے میں، بیل لیبز نے شاکلی کی سربراہی میں ایک سالڈ اسٹیٹ فزکس ریسرچ گروپ قائم کیا۔ اس گروپ میں صرف طبیعیات دان ہی نہیں بلکہ سرکٹ انجینئرز اور کیمیا دان بھی شامل ہیں، جن میں باردین، ایک نظریاتی طبیعیات دان اور بریٹین، ایک تجرباتی طبیعیات دان شامل ہیں۔ دسمبر 1947 میں، ایک ایسا واقعہ جسے بعد کی نسلوں کے لیے سنگ میل سمجھا جاتا تھا شاندار طریقے سے پیش آیا - بارڈین اور بریٹین نے موجودہ ایمپلیفیکیشن کے ساتھ دنیا کا پہلا جرمینیئم پوائنٹ کانٹیکٹ ٹرانزسٹر کامیابی کے ساتھ ایجاد کیا۔
بارڈین اور بریٹین کا پہلا پوائنٹ رابطہ ٹرانزسٹر
اس کے فوراً بعد، شاکلے نے 1948 میں بائی پولر جنکشن ٹرانزسٹر ایجاد کیا۔ اس نے تجویز پیش کی کہ ٹرانزسٹر دو پی این جنکشنز پر مشتمل ہو سکتا ہے، ایک فارورڈ بائیسڈ اور دوسرا ریورس بائیسڈ، اور جون 1948 میں اس نے پیٹنٹ حاصل کیا۔ 1949 میں، اس نے تفصیل شائع کی۔ جنکشن ٹرانجسٹر کے کام کا۔ دو سال سے زیادہ کے بعد، بیل لیبز کے سائنسدانوں اور انجینئروں نے جنکشن ٹرانزسٹروں کی بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل کرنے کے لیے ایک عمل تیار کیا (1951 میں سنگ میل)، جس سے الیکٹرانک ٹیکنالوجی کے ایک نئے دور کا آغاز ہوا۔ ٹرانزسٹروں کی ایجاد میں ان کی شراکت کے اعتراف میں، شاکلی، بارڈین اور بریٹین نے مشترکہ طور پر 1956 کا فزکس کا نوبل انعام جیتا تھا۔
NPN بائی پولر جنکشن ٹرانجسٹر کا سادہ ساختی خاکہ
دوئبرووی جنکشن ٹرانزسٹروں کی ساخت کے بارے میں، عام BJTs NPN اور PNP ہیں۔ تفصیلی اندرونی ساخت نیچے دی گئی تصویر میں دکھائی گئی ہے۔ ایمیٹر کے مطابق ناپاک سیمی کنڈکٹر ریجن ایمیٹر ریجن ہے، جس میں ڈوپنگ کا زیادہ ارتکاز ہوتا ہے۔ ناپاک سیمی کنڈکٹر کا خطہ جو بیس سے ملتا ہے وہ بنیادی خطہ ہے، جس کی چوڑائی بہت پتلی اور ڈوپنگ کا بہت کم ارتکاز ہے۔ ناپاک سیمی کنڈکٹر ریجن جو کلیکٹر سے مطابقت رکھتا ہے وہ کلیکٹر ریجن ہے، جس کا رقبہ بڑا ہے اور ڈوپنگ کا بہت کم ارتکاز ہے۔
BJT ٹیکنالوجی کے فوائد میں تیز رفتار رسپانس، ہائی ٹرانس کنڈکٹنس (ان پٹ وولٹیج کی تبدیلیاں بڑی آؤٹ پٹ کرنٹ تبدیلیوں سے مطابقت رکھتی ہیں)، کم شور، ہائی اینالاگ درستگی، اور مضبوط کرنٹ ڈرائیونگ کی صلاحیت؛ نقصانات کم انضمام ہیں (عمودی گہرائی کو پس منظر کے سائز کے ساتھ کم نہیں کیا جا سکتا) اور زیادہ بجلی کی کھپت۔
2. MOS
میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر ایف ای ٹی)، یعنی ایک فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر جو سیمی کنڈکٹر (ایس) کنڈکٹیو چینل کے سوئچ کو دھاتی پرت (ایم میٹل ایلومینیم) کے گیٹ پر وولٹیج لگا کر کنٹرول کرتا ہے۔ الیکٹرک فیلڈ کا اثر پیدا کرنے کے لیے آکسائیڈ پرت (O-انسولیٹنگ پرت SiO2) کے ذریعے ماخذ۔ چونکہ گیٹ اور سورس، اور گیٹ اور ڈرین کو SiO2 انسولیٹنگ پرت سے الگ تھلگ کیا جاتا ہے، اس لیے MOSFET کو ایک موصل گیٹ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر بھی کہا جاتا ہے۔ 1962 میں، بیل لیبز نے باضابطہ طور پر کامیاب ترقی کا اعلان کیا، جو سیمی کنڈکٹر کی ترقی کی تاریخ کا ایک اہم ترین سنگ میل بن گیا اور اس نے سیمی کنڈکٹر میموری کی آمد کے لیے براہ راست تکنیکی بنیاد رکھی۔
MOSFET کو ترسیلی چینل کی قسم کے مطابق P چینل اور N چینل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ گیٹ وولٹیج کے طول و عرض کے مطابق، اسے اس میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کمی کی قسم- جب گیٹ وولٹیج صفر ہو، تو ڈرین اور ماخذ کے درمیان ایک ترسیلی چینل ہوتا ہے۔ این (پی) چینل ڈیوائسز کے لیے اینہانسمنٹ کی قسم، ایک کنڈکٹو چینل صرف اس صورت میں ہوتا ہے جب گیٹ وولٹیج صفر سے زیادہ (کم) ہو، اور پاور MOSFET بنیادی طور پر N چینل بڑھانے کی قسم ہے۔
MOS اور triode کے درمیان بنیادی اختلافات میں شامل ہیں لیکن درج ذیل نکات تک محدود نہیں ہیں۔
-ٹرائیڈز دو قطبی ڈیوائسز ہیں کیونکہ اکثریت اور اقلیتی کیریئر دونوں ایک ہی وقت میں ترسیل میں حصہ لیتے ہیں۔ جبکہ MOS صرف سیمی کنڈکٹرز میں اکثریتی کیریئرز کے ذریعے بجلی چلاتا ہے، اور اسے یونی پولر ٹرانزسٹر بھی کہا جاتا ہے۔
-Triodes نسبتا زیادہ بجلی کی کھپت کے ساتھ موجودہ کنٹرول آلات ہیں؛ جبکہ MOSFETs کم بجلی کی کھپت کے ساتھ وولٹیج پر قابو پانے والے آلات ہیں۔
-ٹرائیڈز میں بڑی آن مزاحمت ہوتی ہے، جبکہ MOS ٹیوبوں میں چھوٹی آن مزاحمت ہوتی ہے، صرف چند سو ملیہیم۔ موجودہ برقی آلات میں، MOS ٹیوبیں عام طور پر سوئچ کے طور پر استعمال ہوتی ہیں، بنیادی طور پر اس وجہ سے کہ MOS کی کارکردگی ٹرائیوڈس کے مقابلے نسبتاً زیادہ ہے۔
-Triodes کی نسبتاً فائدہ مند قیمت ہے، اور MOS ٹیوبیں نسبتاً مہنگی ہیں۔
- آج کل، MOS ٹیوبیں زیادہ تر منظرناموں میں ٹرائیوڈس کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ صرف کچھ کم طاقت یا طاقت کے غیر حساس منظرناموں میں، ہم قیمت کے فائدہ کو مدنظر رکھتے ہوئے ٹرائیڈس استعمال کریں گے۔
3. CMOS
تکمیلی میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر: CMOS ٹیکنالوجی تکمیلی p-type اور n-type میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر ٹرانزسٹرز (MOSFETs) کو الیکٹرانک آلات اور منطقی سرکٹس بنانے کے لیے استعمال کرتی ہے۔ مندرجہ ذیل اعداد و شمار ایک عام CMOS انورٹر کو دکھاتا ہے، جو "1→0" یا "0→1" کی تبدیلی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
درج ذیل شکل ایک عام سی ایم او ایس کراس سیکشن ہے۔ بائیں طرف NMS ہے، اور دائیں طرف PMOS ہے۔ دو ایم او ایس کے جی پولس ایک مشترکہ گیٹ ان پٹ کے طور پر ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں، اور ڈی پولس ایک مشترکہ ڈرین آؤٹ پٹ کے طور پر ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ VDD PMOS کے ماخذ سے منسلک ہے، اور VSS NMOS کے ماخذ سے منسلک ہے۔
1963 میں، Fairchild Semiconductor کے Wanlass اور Sah نے CMOS سرکٹ ایجاد کیا۔ 1968 میں، امریکن ریڈیو کارپوریشن (RCA) نے پہلا CMOS انٹیگریٹڈ سرکٹ پروڈکٹ تیار کیا، اور اس کے بعد سے، CMOS سرکٹ نے بڑی ترقی حاصل کی ہے۔ اس کے فوائد کم بجلی کی کھپت اور زیادہ انضمام ہیں (STI/LOCOS عمل انضمام کو مزید بہتر بنا سکتا ہے)؛ اس کا نقصان ایک لاک اثر کا وجود ہے (PN جنکشن ریورس بائیس کو MOS ٹیوبوں کے درمیان تنہائی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور مداخلت آسانی سے ایک بہتر لوپ بنا سکتی ہے اور سرکٹ کو جلا سکتی ہے)۔
4. DMOS
ڈبل ڈفیوزڈ میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر: عام MOSFET ڈیوائسز کی ساخت کی طرح، اس میں سورس، ڈرین، گیٹ اور دیگر الیکٹروڈ بھی ہوتے ہیں، لیکن ڈرین اینڈ کا بریک ڈاؤن وولٹیج زیادہ ہوتا ہے۔ ڈبل بازی کا عمل استعمال کیا جاتا ہے۔
نیچے دی گئی تصویر معیاری N-چینل DMOS کا کراس سیکشن دکھاتی ہے۔ اس قسم کا DMOS ڈیوائس عام طور پر لو سائیڈ سوئچنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے، جہاں MOSFET کا ماخذ زمین سے جڑا ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ پی چینل ڈی ایم او ایس بھی ہے۔ اس قسم کا DMOS ڈیوائس عام طور پر ہائی سائیڈ سوئچنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے، جہاں MOSFET کا ذریعہ مثبت وولٹیج سے منسلک ہوتا ہے۔ CMOS کی طرح، تکمیلی DMOS آلات ایک ہی چپ پر N-channel اور P-channel MOSFETs کا استعمال کرتے ہیں تاکہ اضافی سوئچنگ فنکشن فراہم کریں۔
چینل کی سمت کے لحاظ سے، DMOS کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، یعنی عمودی ڈبل ڈفیوزڈ میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) اور لیٹرل ڈبل ڈفیوزڈ میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر LDMOS (Lateral Double Double Double MOSFET)۔ - پھیلا ہوا MOSFET)۔
VDMOS آلات عمودی چینل کے ساتھ ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ لیٹرل ڈی ایم او ایس ڈیوائسز کے مقابلے میں، ان میں بریک ڈاؤن وولٹیج اور کرنٹ ہینڈلنگ کی صلاحیتیں زیادہ ہیں، لیکن مزاحمت اب بھی نسبتاً بڑی ہے۔
LDMOS ڈیوائسز کو لیٹرل چینل کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے اور یہ غیر متناسب طاقت MOSFET ڈیوائسز ہیں۔ عمودی DMOS آلات کے مقابلے میں، وہ کم آن مزاحمت اور تیز سوئچنگ کی رفتار کی اجازت دیتے ہیں۔
روایتی MOSFETs کے مقابلے میں، DMOS میں زیادہ صلاحیت اور کم مزاحمت ہوتی ہے، اس لیے یہ زیادہ طاقت والے الیکٹرانک آلات جیسے پاور سوئچز، پاور ٹولز اور الیکٹرک وہیکل ڈرائیوز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔
5. BiCMOS
بائپولر CMOS ایک ٹیکنالوجی ہے جو CMOS اور بائی پولر ڈیوائسز کو ایک ہی وقت میں ایک ہی چپ پر مربوط کرتی ہے۔ اس کا بنیادی خیال CMOS ڈیوائسز کو مرکزی یونٹ سرکٹ کے طور پر استعمال کرنا ہے، اور بائی پولر ڈیوائسز یا سرکٹس کو شامل کرنا ہے جہاں بڑے کیپسیٹیو بوجھ کو چلانے کی ضرورت ہے۔ لہذا، BiCMOS سرکٹس میں CMOS سرکٹس کے اعلی انضمام اور کم بجلی کی کھپت کے فوائد ہیں، اور BJT سرکٹس کی تیز رفتار اور مضبوط موجودہ ڈرائیونگ کی صلاحیتوں کے فوائد ہیں۔
STMicroelectronics کی BiCMOS SiGe (سلیکون جرمینیم) ٹیکنالوجی RF، اینالاگ اور ڈیجیٹل حصوں کو ایک ہی چپ پر مربوط کرتی ہے، جو بیرونی اجزاء کی تعداد کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے اور بجلی کی کھپت کو بہتر بنا سکتی ہے۔
6. بی سی ڈی
Bipolar-CMOS-DMOS، یہ ٹیکنالوجی بائپولر، CMOS اور DMOS ڈیوائسز کو ایک ہی چپ پر بنا سکتی ہے، جسے BCD عمل کہا جاتا ہے، جسے پہلی بار 1986 میں STMicroelectronics (ST) نے کامیابی سے تیار کیا تھا۔
بائپولر اینالاگ سرکٹس کے لیے موزوں ہے، CMOS ڈیجیٹل اور لاجک سرکٹس کے لیے موزوں ہے، اور DMOS پاور اور ہائی وولٹیج آلات کے لیے موزوں ہے۔ BCD تینوں کے فوائد کو یکجا کرتا ہے۔ مسلسل بہتری کے بعد، پاور مینجمنٹ، اینالاگ ڈیٹا کے حصول اور پاور ایکچیوٹرز کے شعبوں میں BCD بڑے پیمانے پر مصنوعات میں استعمال ہوتا ہے۔ ST کی آفیشل ویب سائٹ کے مطابق، BCD کے لیے پختہ عمل ابھی بھی 100nm کے قریب ہے، 90nm ابھی بھی پروٹوٹائپ ڈیزائن میں ہے، اور 40nmBCD ٹیکنالوجی اس کی اگلی نسل کی مصنوعات سے تعلق رکھتی ہے جو ترقی کے تحت ہے۔
پوسٹ ٹائم: ستمبر 10-2024