BJT, CMOS, DMOS ug uban pang mga teknolohiya sa proseso sa semiconductor

Welcome sa among website para sa impormasyon ug konsultasyon sa produkto.

Ang among website:https://www.vet-china.com/

 

Samtang nagpadayon ang mga pag-uswag sa mga proseso sa paggama sa semiconductor, usa ka bantog nga pahayag nga gitawag og "Moore's Law" ang mikaylap sa industriya. Gisugyot kini ni Gordon Moore, usa sa mga nagtukod sa Intel, niadtong 1965. Ang kinauyokan nga sulud niini mao: ang gidaghanon sa mga transistor nga mahimong ma-akomodar sa usa ka integrated circuit modoble matag 18 hangtod 24 ka bulan. Kini nga balaod dili lamang usa ka pagtuki ug panagna sa uso sa pag-uswag sa industriya, apan usa usab ka kusog nga nagduso alang sa pag-uswag sa mga proseso sa paggama sa semiconductor - ang tanan mao ang paghimo og mga transistor nga adunay mas gamay nga gidak-on ug lig-on nga performance. Gikan sa 1950s hangtod karon, mga 70 ka tuig, usa ka kinatibuk-an nga BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, ug hybrid nga BiCMOS ug BCD nga mga teknolohiya sa proseso ang naugmad.

 

1. BJT

Bipolar junction transistor (BJT), kasagarang nailhan nga triode. Ang pag-agos sa karga sa transistor kasagaran tungod sa pagsabwag ug pag-anod sa mga carrier sa PN junction. Tungod kay naglambigit kini sa pag-agos sa mga electron ug mga lungag, kini gitawag nga bipolar device.

Sa pagbalik-lantaw sa kasaysayan sa pagkatawo niini. Tungod sa ideya sa pag-ilis sa mga vacuum triode og solid amplifiers, gisugyot ni Shockley nga maghimo og batakang panukiduki sa mga semiconductor sa ting-init sa 1945. Sa ikaduhang katunga sa 1945, ang Bell Labs nagtukod og usa ka solid-state physics research group nga gipangulohan ni Shockley. Niini nga grupo, dili lamang mga physicist, apan lakip usab ang mga circuit engineer ug chemist, lakip si Bardeen, usa ka theoretical physicist, ug si Brattain, usa ka experimental physicist. Niadtong Disyembre 1947, usa ka panghitabo nga giisip nga usa ka milestone sa ulahi nga mga henerasyon ang nahitabo nga maayo kaayo - malampuson nga naimbento nila ni Bardeen ug Brattain ang unang germanium point-contact transistor sa kalibutan nga adunay current amplification.

640 (8)

Ang unang point-contact transistor ni Bardeen ug Brattain

Wala madugay human niadto, giimbento ni Shockley ang bipolar junction transistor niadtong 1948. Iyang gisugyot nga ang transistor mahimong gilangkoban sa duha ka pn junctions, usa forward biased ug ang usa reverse biased, ug nakakuha og patente niadtong Hunyo 1948. Niadtong 1949, iyang gipatik ang detalyadong teorya sa pagtrabaho sa junction transistor. Kapin sa duha ka tuig ang milabay, ang mga siyentista ug mga inhenyero sa Bell Labs nakaugmad og proseso aron makab-ot ang mass production sa mga junction transistor (milestone niadtong 1951), nga nagbukas sa usa ka bag-ong panahon sa elektronik nga teknolohiya. Isip pag-ila sa ilang mga kontribusyon sa pag-imbento sa mga transistor, sila si Shockley, Bardeen ug Brattain dungan nga nakadaog sa 1956 Nobel Prize sa Physics.

640 (1)

Yano nga istruktura nga dayagram sa NPN bipolar junction transistor

Mahitungod sa istruktura sa mga bipolar junction transistor, ang kasagarang BJT mao ang NPN ug PNP. Ang detalyado nga internal nga istruktura gipakita sa hulagway sa ubos. Ang rehiyon sa impurity semiconductor nga katumbas sa emitter mao ang rehiyon sa emitter, nga adunay taas nga konsentrasyon sa doping; ang rehiyon sa impurity semiconductor nga katumbas sa base mao ang rehiyon sa base, nga adunay nipis kaayo nga gilapdon ug ubos kaayo nga konsentrasyon sa doping; ang rehiyon sa impurity semiconductor nga katumbas sa collector mao ang rehiyon sa collector, nga adunay dako nga lugar ug ubos kaayo nga konsentrasyon sa doping.

640
Ang mga bentaha sa teknolohiya sa BJT mao ang taas nga katulin sa pagtubag, taas nga transconductance (ang mga pagbag-o sa boltahe sa input katumbas sa dagkong mga pagbag-o sa karon nga output), ubos nga kasaba, taas nga katukma sa analog, ug kusog nga kapasidad sa pagmaneho sa karon; ang mga disbentaha mao ang ubos nga integrasyon (ang bertikal nga giladmon dili maminusan gamit ang lateral size) ug taas nga konsumo sa kuryente.

 

2. MOS

Ang Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), usa ka field effect transistor nga nagkontrol sa switch sa semiconductor (S) conductive channel pinaagi sa pag-apply og boltahe sa gate sa metal layer (M-metal aluminum) ug sa source pinaagi sa oxide layer (O-insulating layer SiO2) aron makamugna og electric field effect. Tungod kay ang gate ug ang source, ug ang gate ug ang drain gi-isolate sa SiO2 insulating layer, ang MOSFET gitawag usab nga insulated gate field effect transistor. Niadtong 1962, opisyal nga gipahibalo sa Bell Labs ang malampuson nga kalamboan, nga nahimong usa sa labing importante nga milestone sa kasaysayan sa pag-uswag sa semiconductor ug direkta nga nagpahimutang sa teknikal nga pundasyon alang sa pag-abot sa semiconductor memory.

Ang MOSFET mahimong bahinon sa P channel ug N channel sumala sa klase sa conductive channel. Sumala sa amplitude sa gate voltage, kini mahimong bahinon sa: depletion type - kung ang gate voltage kay zero, adunay conductive channel tali sa drain ug sa source; enhancement type - para sa N(P) channel devices, adunay conductive channel lamang kung ang gate voltage kay mas dako kay sa (ubos sa) zero, ug ang power MOSFET kasagaran kay N channel enhancement type.

640 (2)

Ang mga nag-unang kalainan tali sa MOS ug triode naglakip apan dili limitado sa mosunod nga mga punto:

-Ang mga triode kay mga bipolar device tungod kay ang majority ug minority carrier parehong moapil sa conduction sa samang higayon; samtang ang MOS mo-conduct lang og kuryente pinaagi sa majority carriers sa semiconductors, ug gitawag usab nga unipolar transistor.
Ang mga triode mga aparato nga kontrolado sa kuryente nga adunay medyo taas nga konsumo sa kuryente; samtang ang mga MOSFET mga aparato nga kontrolado sa boltahe nga adunay ubos nga konsumo sa kuryente.
-Ang mga triode adunay dako nga on-resistance, samtang ang mga MOS tube adunay gamay nga on-resistance, pipila lang ka gatos ka milliohms. Sa kasamtangang mga electrical device, ang mga MOS tube kasagarang gigamit isip mga switch, tungod kay ang efficiency sa MOS medyo taas kon itandi sa mga triode.
-Ang mga triode adunay medyo bentaha nga gasto, ug ang mga MOS tube medyo mahal.
-Karon, ang mga MOS tube gigamit sa pag-ilis sa mga triode sa kadaghanang mga senaryo. Sa pipila lang ka mga senaryo nga ubos ang gahum o walay sensitibo sa gahum, among gamiton ang mga triode nga gikonsiderar ang bentaha sa presyo.

3. CMOS

Komplementaryong Metal Oxide Semiconductor: Ang teknolohiya sa CMOS naggamit ug komplementaryong p-type ug n-type nga metal oxide semiconductor transistors (MOSFETs) aron paghimo ug mga elektronikong aparato ug mga logic circuit. Ang mosunod nga hulagway nagpakita sa usa ka komon nga CMOS inverter, nga gigamit para sa "1→0" o "0→1" nga pagkakabig.

640 (3)

Ang mosunod nga hulagway usa ka tipikal nga CMOS cross-section. Ang wala nga bahin mao ang NMS, ug ang tuo nga bahin mao ang PMOS. Ang mga G pole sa duha ka MOS konektado isip usa ka common gate input, ug ang mga D pole konektado isip usa ka common drain output. Ang VDD konektado sa tinubdan sa PMOS, ug ang VSS konektado sa tinubdan sa NMOS.

640 (4)

Niadtong 1963, si Wanlass ug Sah sa Fairchild Semiconductor ang nag-imbento sa CMOS circuit. Niadtong 1968, ang American Radio Corporation (RCA) nakaugmad sa unang produkto sa CMOS integrated circuit, ug sukad niadto, ang CMOS circuit nakab-ot ang dakong kalamboan. Ang mga bentaha niini mao ang ubos nga konsumo sa kuryente ug taas nga integrasyon (ang proseso sa STI/LOCOS makapauswag pa sa integrasyon); ang disbentaha niini mao ang paglungtad sa lock effect (ang PN junction reverse bias gigamit isip isolation tali sa mga MOS tube, ug ang interference dali nga makaporma og enhanced loop ug makasunog sa circuit).

 

4. DMOS

Doble-Diffused Metal Oxide Semiconductor: Parehas sa istruktura sa ordinaryong mga aparato sa MOSFET, kini adunay usab source, drain, gate ug uban pang mga electrode, apan taas ang breakdown voltage sa tumoy sa drain. Gigamit ang proseso sa doble nga diffusion.

Ang hulagway sa ubos nagpakita sa cross-section sa usa ka standard nga N-channel DMOS. Kini nga matang sa DMOS device kasagarang gigamit sa mga low-side switching application, diin ang tinubdan sa MOSFET konektado sa ground. Dugang pa, adunay P-channel DMOS. Kini nga matang sa DMOS device kasagarang gigamit sa mga high-side switching application, diin ang tinubdan sa MOSFET konektado sa usa ka positibo nga boltahe. Sama sa CMOS, ang mga complementary DMOS device naggamit og N-channel ug P-channel MOSFET sa parehas nga chip aron maghatag og complementary switching functions.

640 (6)

Depende sa direksyon sa channel, ang DMOS mahimong bahinon sa duha ka klase, nga mao ang vertical double-diffused metal oxide semiconductor field effect transistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) ug lateral double-diffused metal oxide semiconductor field effect transistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).

Ang mga VDMOS device gidisenyo nga adunay bertikal nga channel. Kon itandi sa lateral DMOS devices, kini adunay mas taas nga breakdown voltage ug current handling capabilities, apan ang on-resistance niini medyo taas gihapon.

640 (7)

Ang mga LDMOS device gidisenyo nga adunay lateral channel ug mga asymmetric power MOSFET device. Kon itandi sa vertical DMOS device, kini nagtugot sa mas ubos nga on-resistance ug mas paspas nga switching speed.

640 (5)

Kon itandi sa tradisyonal nga mga MOSFET, ang DMOS adunay mas taas nga on-capacitance ug mas ubos nga resistensya, mao nga kini kaylap nga gigamit sa mga high-power electronic device sama sa power switches, power tools ug electric vehicle drives.

 

5. BiCMOS

Ang Bipolar CMOS usa ka teknolohiya nga naghiusa sa mga CMOS ug bipolar device sa parehas nga chip sa parehas nga oras. Ang sukaranan nga ideya niini mao ang paggamit sa mga CMOS device isip pangunang yunit sa sirkito, ug pagdugang og mga bipolar device o sirkito diin gikinahanglan ang dagkong capacitive loads. Busa, ang mga BiCMOS circuit adunay mga bentaha sa taas nga integrasyon ug ubos nga konsumo sa kuryente sa mga CMOS circuit, ug ang mga bentaha sa taas nga tulin ug kusog nga kapasidad sa pagmaneho sa kuryente sa mga BJT circuit.

640

Ang teknolohiya sa BiCMOS SiGe (silicon germanium) sa STMicroelectronics naghiusa sa RF, analog, ug digital nga mga piyesa sa usa ka chip, nga makapakunhod pag-ayo sa gidaghanon sa mga eksternal nga sangkap ug maka-optimize sa konsumo sa kuryente.

 

6. BCD

Ang Bipolar-CMOS-DMOS, kini nga teknolohiya makahimo og mga bipolar, CMOS ug DMOS device sa samang chip, nga gitawag og BCD process, nga unang malampusong naugmad sa STMicroelectronics (ST) niadtong 1986.

640 (1)

Ang bipolar angay para sa mga analog circuit, ang CMOS angay para sa mga digital ug logic circuit, ug ang DMOS angay para sa mga power ug high-voltage device. Ang BCD naghiusa sa mga bentaha sa tulo. Human sa padayon nga pag-uswag, ang BCD kaylap nga gigamit sa mga produkto sa natad sa power management, analog data acquisition ug power actuator. Sumala sa opisyal nga website sa ST, ang hamtong nga proseso para sa BCD naa pa sa mga 100nm, ang 90nm naa pa sa prototype design, ug ang 40nmBCD nga teknolohiya nahisakop sa sunod nga henerasyon nga mga produkto nga gipalambo pa.

 


Oras sa pag-post: Sep-10-2024
Pakig-chat sa WhatsApp Online!