Добре дошли на нашия уебсайт за информация относно продуктите и консултации.
Нашият уебсайт:https://www.vet-china.com/
Тъй като производствените процеси на полупроводници продължават да правят пробиви, в индустрията се разпространява известно твърдение, наречено „Закон на Мур“. То е предложено от Гордън Мур, един от основателите на Intel, през 1965 г. Основното му съдържание е: броят на транзисторите, които могат да се поберат в интегрална схема, ще се удвоява приблизително на всеки 18 до 24 месеца. Този закон е не само анализ и прогноза за тенденцията на развитие на индустрията, но и движеща сила за развитието на производствените процеси на полупроводници - всичко е насочено към създаване на транзистори с по-малки размери и стабилна производителност. От 50-те години на миналия век до наши дни, около 70 години, са разработени общо BJT, MOSFET, CMOS, DMOS и хибридни BiCMOS и BCD технологични технологии.
1. Биполярно преобразувател (БПТ)
Биполярен транзистор (BJT), известен още като триод. Потокът на заряд в транзистора се дължи главно на дифузионното и дрейфовото движение на носителите на PN-прехода. Тъй като включва поток както на електрони, така и на дупки, той се нарича биполярен елемент.
Поглеждайки назад към историята на неговото създаване. Заради идеята за замяна на вакуумните триоди с твърдотелни усилватели, Шокли предлага да се проведат фундаментални изследвания върху полупроводници през лятото на 1945 г. През втората половина на 1945 г. Bell Labs създава изследователска група по физика на твърдото тяло, ръководена от Шокли. В тази група има не само физици, но и инженери по електрически схеми и химици, включително Бардийн, физик-теоретик, и Братейн, физик-експериментатор. През декември 1947 г. се случва блестящо събитие, което се счита за крайъгълен камък от по-късните поколения - Бардийн и Братейн успешно изобретяват първия в света германиев точково-контактен транзистор с усилване на тока.
Първият точково-контактен транзистор на Бардийн и Братейн
Малко след това, през 1948 г., Шокли изобретява биполярния транзистор. Той предлага транзисторът да бъде съставен от два pn прехода, единият с право напрежение, а другият с обратно напрежение, и получава патент през юни 1948 г. През 1949 г. публикува подробната теория за действието на преходния транзистор. Повече от две години по-късно, учени и инженери в Bell Labs разработват процес за постигане на масово производство на преходни транзистори (важен етап през 1951 г.), откривайки нова ера в електронните технологии. В знак на признание за техния принос към изобретяването на транзисторите, Шокли, Бардийн и Братейн печелят съвместно Нобеловата награда за физика през 1956 г.
Проста структурна диаграма на биполярен NPN транзистор
Що се отнася до структурата на биполярните транзистори, често срещаните биполярни транзистори са NPN и PNP. Подробната вътрешна структура е показана на фигурата по-долу. Областта на примесния полупроводник, съответстваща на емитера, е емитерната област, която има висока концентрация на легиране; областта на примесния полупроводник, съответстваща на базата, е базовата област, която има много тънка ширина и много ниска концентрация на легиране; областта на примесния полупроводник, съответстваща на колектора, е колекторната област, която има голяма площ и много ниска концентрация на легиране.
Предимствата на BJT технологията са висока скорост на реакция, висока транскондуктивност (промените във входното напрежение съответстват на големи промени в изходния ток), нисък шум, висока аналогова точност и възможност за силно токово задвижване; недостатъците са ниска интеграция (вертикалната дълбочина не може да бъде намалена с страничния размер) и висока консумация на енергия.
2. МОС
Металооксидно-полупроводников полеви транзистор (Metal Oxide Semiconductor FET), т.е. полеви транзистор, който управлява превключването на полупроводниковия (S) проводящ канал чрез прилагане на напрежение към гейта на металния слой (M - метал алуминий) и сорс през оксидния слой (O - изолационен слой SiO2), за да генерира ефекта на електрическото поле. Тъй като гейтът и сорсът, както и гейтът и дрейна са изолирани от изолационния слой SiO2, MOSFET се нарича още полеви транзистор с изолирана гейт. През 1962 г. Bell Labs официално обявява успешното разработване, което се превръща в един от най-важните етапи в историята на развитието на полупроводниците и директно полага техническата основа за появата на полупроводниковата памет.
MOSFET транзисторите могат да бъдат разделени на P-канални и N-канални според типа на проводимия канал. Според амплитудата на напрежението на гейта, те могат да бъдат разделени на: тип с изчерпване - когато напрежението на гейта е нула, има проводим канал между дрейна и сорс; тип с подобрение - при N (P) канали има проводим канал само когато напрежението на гейта е по-голямо (по-малко от) нула, а мощните MOSFET транзистори са предимно N-канални тип с подобрение.
Основните разлики между MOS и триод включват, но не се ограничават до следните точки:
Триодите са биполярни устройства, защото както мажоритарните, така и минорните носители участват в проводимостта едновременно; докато MOS транзисторите провеждат електричество само през мажоритарните носители в полупроводниците и се наричат още униполярен транзистор.
Триодите са устройства с управление на ток и относително висока консумация на енергия, докато MOSFET транзисторите са устройства с управление на напрежение и ниска консумация на енергия.
-Триодите имат голямо съпротивление във включено състояние, докато MOS лампите имат малко съпротивление във включено състояние, само няколкостотин милиома. В съвременните електрически устройства MOS лампите обикновено се използват като ключове, главно защото ефективността на MOS транзистора е сравнително висока в сравнение с триодите.
-Триодите имат относително изгодна цена, а MOS тръбите са относително скъпи.
-В днешно време MOS лампите се използват за заместване на триоди в повечето сценарии. Само в някои сценарии с ниска мощност или нечувствителност към мощност ще използваме триоди, като се има предвид ценовото предимство.
3. CMOS
Допълнителни металоксидни полупроводници: CMOS технологията използва допълнителни p-тип и n-тип металоксидни полупроводникови транзистори (MOSFET) за изграждане на електронни устройства и логически схеми. Следващата фигура показва често срещан CMOS инвертор, който се използва за преобразуване "1→0" или "0→1".
Следната фигура е типично напречно сечение на CMOS транзистор. Лявата страна е NMS, а дясната страна е PMOS. G полюсите на двата MOS транзистора са свързани заедно като общ вход за гейт, а D полюсите са свързани заедно като общ изход за дрейн. VDD е свързан към източника на PMOS транзистора, а VSS е свързан към източника на NMOS транзистора.
През 1963 г. Уонлас и Сах от Fairchild Semiconductor изобретяват CMOS схемата. През 1968 г. American Radio Corporation (RCA) разработва първия CMOS интегрален продукт и оттогава CMOS схемата е постигнала голямо развитие. Нейните предимства са ниска консумация на енергия и висока интеграция (STI/LOCOS процесът може допълнително да подобри интеграцията); недостатъкът ѝ е наличието на заключващ ефект (обратното отклонение на PN прехода се използва като изолация между MOS лампите и смущенията могат лесно да образуват усилен контур и да изгорят веригата).
4. DMOS
Двойно дифузиран металоксиден полупроводник: Подобен на структурата на обикновените MOSFET устройства, той също има сорс, дрейн, гейт и други електроди, но пробивното напрежение на дрейна е високо. Използва се процес на двойна дифузия.
Фигурата по-долу показва напречното сечение на стандартен N-канален DMOS транзистор. Този тип DMOS устройство обикновено се използва в приложения с нискочестотно превключване, където източникът на MOSFET транзистора е свързан към земя. Освен това има P-канален DMOS транзистор. Този тип DMOS устройство обикновено се използва в приложения с високочестотно превключване, където източникът на MOSFET транзистора е свързан към положително напрежение. Подобно на CMOS, комплементарните DMOS устройства използват N-канални и P-канални MOSFET транзистори на един и същ чип, за да осигурят комплементарни функции на превключване.
В зависимост от посоката на канала, DMOS транзисторите могат да бъдат разделени на два вида, а именно вертикален двойно дифузен металоксидно-полупроводников полеви транзистор VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) и странично двойно дифузен металоксидно-полупроводников полеви транзистор LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
VDMOS устройствата са проектирани с вертикален канал. В сравнение с латералните DMOS устройства, те имат по-високо пробивно напрежение и възможности за обработка на ток, но съпротивлението във включено състояние все още е сравнително голямо.
LDMOS устройствата са проектирани с латерален канал и са асиметрични мощни MOSFET устройства. В сравнение с вертикалните DMOS устройства, те позволяват по-ниско съпротивление във включено състояние и по-бързи скорости на превключване.
В сравнение с традиционните MOSFET транзистори, DMOS транзисторите имат по-висок капацитет на включено състояние и по-ниско съпротивление, така че се използват широко в мощни електронни устройства, като например захранващи ключове, електрически инструменти и задвижвания на електрически превозни средства.
5. BiCMOS
Биполярният CMOS е технология, която интегрира CMOS и биполярни устройства едновременно на един и същ чип. Основната ѝ идея е да се използват CMOS устройства като основна схема и да се добавят биполярни устройства или схеми, където е необходимо да се управляват големи капацитивни товари. Следователно, BiCMOS схемите имат предимствата на висока интеграция и ниска консумация на енергия на CMOS схемите, както и предимствата на високата скорост и възможностите за силно токово управление на BJT схемите.
Технологията BiCMOS SiGe (силициев германий) на STMicroelectronics интегрира радиочестотни, аналогови и цифрови части в един чип, което може значително да намали броя на външните компоненти и да оптимизира консумацията на енергия.
6. BCD
Биполярна-CMOS-DMOS технология, която може да създава биполярни, CMOS и DMOS устройства на един и същ чип, наречена BCD процес, е разработена за първи път успешно от STMicroelectronics (ST) през 1986 г.
Биполярната технология е подходяща за аналогови схеми, CMOS е подходяща за цифрови и логически схеми, а DMOS е подходяща за силови и високоволтови устройства. BCD съчетава предимствата на трите технологии. След непрекъснато усъвършенстване, BCD се използва широко в продукти в областта на управлението на захранването, събирането на аналогови данни и силови задвижвания. Според официалния уебсайт на ST, зрелият процес за BCD все още е около 100nm, 90nm все още е в процес на разработване на прототипи, а 40nmBCD технологията принадлежи към продуктите от следващо поколение, които са в процес на разработка.
Време на публикуване: 10 септември 2024 г.