Вітаем на нашым сайце, дзе вы можаце атрымаць інфармацыю пра сваю прадукцыю і кансультацыі.
Наш вэб-сайт:https://www.vet-china.com/
Па меры таго, як працэсы вытворчасці паўправаднікоў працягваюць рабіць прарывы, у галіне распаўсюджваецца вядомае сцвярджэнне пад назвай «Закон Мура». Яго прапанаваў Гордан Мур, адзін з заснавальнікаў Intel, у 1965 годзе. Яго асноўны змест такі: колькасць транзістараў, якія можна размясціць на інтэгральнай схеме, падвойваецца прыблізна кожныя 18-24 месяцы. Гэты закон з'яўляецца не толькі аналізам і прагнозам тэндэнцый развіцця галіны, але і рухаючай сілай развіцця працэсаў вытворчасці паўправаднікоў — усё накіравана на стварэнне транзістараў меншага памеру і стабільнай працы. З 1950-х гадоў па цяперашні час, прыкладна за 70 гадоў, было распрацавана ў агульнай складанасці тэхналогіі працэсаў BJT, MOSFET, CMOS, DMOS і гібрыдных BiCMOS і BCD.
1. Біполярны транзістар
Біпалярны транзістар (БДТ), шырока вядомы як трыёд. Паток зарада ў транзістары ў асноўным абумоўлены дыфузіяй і дрэйфам носьбітаў на PN-пераходзе. Паколькі ён уключае паток як электронаў, так і дзірак, яго называюць біпалярным прыборам.
Азіраючыся на гісторыю яго нараджэння. З-за ідэі замены вакуумных трыёдаў цвёрдацельнымі ўзмацняльнікамі, Шоклі прапанаваў летам 1945 года правесці фундаментальныя даследаванні паўправаднікоў. У другой палове 1945 года Bell Labs стварыла даследчую групу па фізіцы цвёрдага цела на чале з Шоклі. У гэтай групе былі не толькі фізікі, але і схемотэхнікі і хімікі, у тым ліку Бардзін, фізік-тэарэтык, і Братэйн, фізік-эксперыментатор. У снежні 1947 года бліскуча адбылася падзея, якую наступныя пакаленні лічылі этапнай — Бардзін і Братэйн паспяхова вынайшлі першы ў свеце германіевы кропкава-кантактны транзістар з узмацненнем току.
Першы транзістар з кропкавым кантактам Бардзіна і Братэйна
Неўзабаве пасля гэтага, у 1948 годзе, Шоклі вынайшаў біпалярны транзістар. Ён прапанаваў, што транзістар можа складацца з двух p-n пераходаў, адзін з якіх зрушаны ў прамым кірунку, а другі — у адваротным, і атрымаў патэнт у чэрвені 1948 года. У 1949 годзе ён апублікаваў падрабязную тэорыю працы пераходнага транзістара. Больш чым праз два гады навукоўцы і інжынеры з Bell Labs распрацавалі працэс масавай вытворчасці пераходных транзістараў (важная падзея ў 1951 годзе), адкрыўшы новую эру электронных тэхналогій. У знак прызнання іх укладу ў вынаходніцтва транзістараў Шоклі, Бардзін і Братэйн сумесна атрымалі Нобелеўскую прэмію па фізіцы ў 1956 годзе.
Простая структурная схема біпалярнага NPN-транзістара
Што тычыцца структуры біпалярных транзістараў, распаўсюджанымі біпалярнымі транзістарамі з'яўляюцца NPN і PNP. Падрабязная ўнутраная структура паказана на малюнку ніжэй. Вобласць прымеснага паўправадніка, якая адпавядае эмітару, — гэта эмітарная вобласць, якая мае высокую канцэнтрацыю легіравання; вобласць прымеснага паўправадніка, якая адпавядае базе, — гэта базавая вобласць, якая мае вельмі тонкую шырыню і вельмі нізкую канцэнтрацыю легіравання; вобласць прымеснага паўправадніка, якая адпавядае калектару, — гэта калектарная вобласць, якая мае вялікую плошчу і вельмі нізкую канцэнтрацыю легіравання.
Перавагамі тэхналогіі BJT з'яўляюцца высокая хуткасць водгуку, высокая крутоўная здольнасць (змены ўваходнага напружання адпавядаюць вялікім зменам выходнага току), нізкі ўзровень шуму, высокая аналагавая дакладнасць і магчымасць кіравання моцным токам; недахопамі з'яўляюцца нізкая інтэграцыя (вертыкальная глыбіня не можа быць зменшана з папярочным памерам) і высокае спажыванне энергіі.
2. МАП
Палявы транзістар на аснове метал-аксід-паўправадніка (палявы транзістар на аснове метал-аксід-паўправадніка), гэта значыць палявы транзістар, які кіруе пераключэннем паўправадніковага (S) праводнага канала, падаючы напружанне на затвор металічнага пласта (M - метал алюміній) і выток праз аксідны пласт (O - ізаляцыйны пласт SiO2), каб стварыць эфект электрычнага поля. Паколькі затвор і выток, а таксама затвор і сток ізаляваны ізаляцыйным пластом SiO2, MOSFET таксама называюць палявым транзістарам з ізаляваным затворам. У 1962 годзе Bell Labs афіцыйна абвясціла аб паспяховай распрацоўцы, якая стала адной з найважнейшых вех у гісторыі развіцця паўправаднікоў і непасрэдна заклала тэхнічную аснову для з'яўлення паўправадніковай памяці.
МАП-транзістары можна падзяліць на P-канальныя і N-канальныя ў залежнасці ад тыпу праводнага канала. У залежнасці ад амплітуды напружання на засаўцы іх можна падзяліць на: тып знясілення — калі напружанне на засаўцы роўна нулю, паміж стокам і вытокам ёсць праводны канал; тып паляпшэння — для N-канальных прылад праводны канал ёсць толькі тады, калі напружанне на засаўцы большае (меншае за) нуль, і магутнасныя МАП-транзістары ў асноўным маюць N-канальны тып паляпшэння.
Асноўныя адрозненні паміж МОП-транзістарамі і трыёдамі ўключаюць, але не абмяжоўваюцца наступнымі пунктамі:
Трыёды — гэта біпалярныя прылады, таму што ў праводнасці адначасова ўдзельнічаюць як асноўныя, так і неасноўныя носьбіты; у той час як МОП-транзістары праводзяць электрычнасць толькі праз асноўныя носьбіты ў паўправадніках і таксама называюцца ўніпалярнымі транзістарамі.
Трыёды — гэта прылады з кіраваннем токам і адносна высокім спажываннем энергіі, а МАП-транзістары — гэта прылады з кіраваннем напружаннем і нізкім спажываннем энергіі.
Трыёды маюць вялікі супраціў уключанага рэжыму, у той час як МОП-транзістары маюць малы супраціў уключанага рэжыму, усяго некалькі сотняў міліом. У сучасных электрычных прыладах МОП-транзістары звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці перамыкачоў, галоўным чынам таму, што эфектыўнасць МОП-транзістараў адносна высокая ў параўнанні з трыёдамі.
-Трыёды маюць адносна выгадны кошт, а МОП-транзістары адносна дарагія.
— У наш час у большасці выпадкаў для замены трыёдаў выкарыстоўваюцца МОП-транзістары. Толькі ў некаторых выпадках з нізкім энергаспажываннем або неадчувальнымі да магутнасці сцэнарыямі мы будзем выкарыстоўваць трыёды, улічваючы цанную перавагу.
3. КМОП
Камплементарныя металаксідна-паўправадніковыя транзістары: CMOS-тэхналогія выкарыстоўвае камплементарныя металаксідна-паўправадніковыя транзістары (MOSFET) p-тыпу і n-тыпу для стварэння электронных прылад і лагічных схем. На наступным малюнку паказаны звычайны CMOS-інвертар, які выкарыстоўваецца для пераўтварэння "1→0" або "0→1".
На наступным малюнку паказаны тыповы папярочны разрэз КМОП-транзістара. Левы бок — гэта NMS, а правы — PMOS. Полюсы G двух MOS-транзістараў злучаныя разам як агульны ўваход затвора, а полюсы D — як агульны выхад сцёку. VDD падлучаны да вытока PMOS-транзістара, а VSS — да вытока NMOS-транзістара.
У 1963 годзе Уонлас і Сах з кампаніі Fairchild Semiconductor вынайшлі схему CMOS. У 1968 годзе American Radio Corporation (RCA) распрацавала першую інтэгральную схему CMOS, і з таго часу схема CMOS дасягнула значнага развіцця. Яе перавагамі з'яўляюцца нізкае энергаспажыванне і высокая інтэграцыя (працэс STI/LOCOS можа яшчэ больш палепшыць інтэграцыю); яе недахопам з'яўляецца наяўнасць эфекту блакавання (зваротнае зрушэнне PN-пераходу выкарыстоўваецца ў якасці ізаляцыі паміж МОП-лямпамі, і перашкоды могуць лёгка ўтварыць узмоцненую пятлю і спаліць схему).
4. DMOS
Падвойна дыфузійны металаксідны паўправаднік: падобны па структуры да звычайных MOSFET-прылад, ён таксама мае выток, сток, затвор і іншыя электроды, але напружанне прабоя на сцёку высокае. Выкарыстоўваецца працэс падвойнай дыфузіі.
На малюнку ніжэй паказаны папярочны разрэз стандартнага N-канальнага DMOS-транзістара. Гэты тып DMOS-прылады звычайна выкарыстоўваецца ў прыладах з нізкім узроўнем пераключэння, дзе крыніца MOSFET-транзістара падключана да зямлі. Акрамя таго, існуе P-канальны DMOS-транзістар. Гэты тып DMOS-прылады звычайна выкарыстоўваецца ў прыладах з высокім узроўнем пераключэння, дзе крыніца MOSFET-транзістара падключана да станоўчай напругі. Падобна CMOS-транзістарам, камплементарныя DMOS-прылады выкарыстоўваюць N-канальныя і P-канальныя MOSFET-транзістары на адным чыпе для забеспячэння дадатковых функцый пераключэння.
У залежнасці ад кірунку канала, DMOS-транзістары можна падзяліць на два тыпы: вертыкальны падвойна дыфузны палявы транзістар на метал-аксід-паўправадніку VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) і папярочна падвойна дыфузны палявы транзістар на метал-аксід-паўправадніку LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
Прылады VDMOS распрацаваны з вертыкальным каналам. У параўнанні з латэральнымі DMOS-прыладамі, яны маюць больш высокія прабойныя напружанні і токі, але супраціўленне ўключанага рэжыму ўсё яшчэ адносна вялікае.
Прылады LDMOS распрацаваны з бакавым каналам і з'яўляюцца асіметрычнымі магутнымі MOSFET-прыладамі. У параўнанні з вертыкальнымі DMOS-прыладамі, яны забяспечваюць меншае супраціўленне ва ўключаным стане і больш высокую хуткасць пераключэння.
У параўнанні з традыцыйнымі MOSFET, DMOS-транзістары маюць больш высокую ёмістасць уключанага рэжыму і меншае супраціўленне, таму яны шырока выкарыстоўваюцца ў магутных электронных прыладах, такіх як выключальнікі харчавання, электраінструменты і прывады электрамабіляў.
5. BiCMOS-транзістары
Біпалярная КМОП-тэхналогія — гэта тэхналогія, якая адначасова аб'ядноўвае КМОП- і біпалярныя прылады на адным чыпе. Яе асноўная ідэя заключаецца ў выкарыстанні КМОП-прылад у якасці асноўнай схемы і даданні біпалярных прылад або схем там, дзе патрабуецца кіраванне вялікімі ёмістнымі нагрузкамі. Такім чынам, схемы BiCMOS маюць перавагі высокай інтэграцыі і нізкага спажывання энергіі КМОП-схем, а таксама перавагі высокай хуткасці і магчымасці кіравання моцным токам, характэрныя для біпалярных транзістараў.
Тэхналогія BiCMOS SiGe (крэмній-германій) ад STMicroelectronics аб'ядноўвае радыёчастотныя, аналагавыя і лічбавыя кампаненты на адным чыпе, што дазваляе значна скараціць колькасць знешніх кампанентаў і аптымізаваць спажыванне энергіі.
6. БКД
Біпалярны-CMOS-DMOS, гэтая тэхналогія дазваляе ствараць біпалярныя, CMOS і DMOS прылады на адным чыпе, якая называецца працэсам BCD, і ўпершыню была паспяхова распрацавана кампаніяй STMicroelectronics (ST) у 1986 годзе.
Біпалярны тып падыходзіць для аналагавых схем, КМОП — для лічбавых і лагічных схем, а DMOS — для сілавых і высокавольтных прылад. BCD спалучае ў сабе перавагі ўсіх трох тыпаў. Пасля пастаяннага ўдасканалення BCD шырока выкарыстоўваецца ў прадуктах у галіне кіравання харчаваннем, збору аналагавых дадзеных і сілавых прывадаў. Паводле афіцыйнага сайта ST, развіты працэс для BCD усё яшчэ складае каля 100 нм, 90 нм усё яшчэ знаходзіцца ў распрацоўцы прататыпаў, а 40 нм тэхналогія BCD адносіцца да прадуктаў наступнага пакалення, якія знаходзяцца ў стадыі распрацоўкі.
Час публікацыі: 10 верасня 2024 г.