Velkommen til vores hjemmeside for produktinformation og rådgivning.
Vores hjemmeside:https://www.vet-china.com/
I takt med at halvlederproduktionsprocesser fortsætter med at gøre gennembrud, har en berømt udtalelse kaldet "Moores lov" cirkuleret i branchen. Den blev fremsat af Gordon Moore, en af grundlæggerne af Intel, i 1965. Dens kerneindhold er: antallet af transistorer, der kan rummes på et integreret kredsløb, vil fordobles cirka hver 18. til 24. måned. Denne lov er ikke kun en analyse og forudsigelse af branchens udviklingstendens, men også en drivkraft for udviklingen af halvlederproduktionsprocesser - alt handler om at fremstille transistorer med mindre størrelse og stabil ydeevne. Fra 1950'erne til i dag, omkring 70 år, er der blevet udviklet i alt BJT-, MOSFET-, CMOS-, DMOS- og hybride BiCMOS- og BCD-procesteknologier.
1. BJT
Bipolar junction transistor (BJT), almindeligvis kendt som triode. Ladningsstrømmen i transistoren skyldes hovedsageligt diffusion og drift af bærere ved PN-overgangen. Da det involverer strømmen af både elektroner og huller, kaldes det en bipolar enhed.
Et tilbageblik på dens fødselshistorie. På grund af ideen om at erstatte vakuumtrioder med faststofforstærkere foreslog Shockley at udføre grundforskning i halvledere i sommeren 1945. I anden halvdel af 1945 etablerede Bell Labs en forskningsgruppe inden for faststoffysik ledet af Shockley. I denne gruppe er der ikke kun fysikere, men også kredsløbsingeniører og kemikere, herunder Bardeen, en teoretisk fysiker, og Brattain, en eksperimentel fysiker. I december 1947 skete en begivenhed, der blev betragtet som en milepæl af senere generationer, strålende - Bardeen og Brattain opfandt med succes verdens første germanium-punktkontakttransistor med strømforstærkning.
Bardeen og Brattains første punktkontakttransistor
Kort efter opfandt Shockley den bipolære junction-transistor i 1948. Han foreslog, at transistoren kunne bestå af to pn-junctions, en fremadrettet og en baglæns forspændt, og fik patent på det i juni 1948. I 1949 udgav han den detaljerede teori om junction-transistorens funktion. Mere end to år senere udviklede forskere og ingeniører hos Bell Labs en proces til at opnå masseproduktion af junction-transistorer (milepæl i 1951), hvilket åbnede en ny æra inden for elektronisk teknologi. Som anerkendelse af deres bidrag til opfindelsen af transistorer vandt Shockley, Bardeen og Brattain i fællesskab Nobelprisen i fysik i 1956.
Simpelt strukturdiagram af NPN bipolar junction transistor
Hvad angår strukturen af bipolære overgangstransistorer, er almindelige BJT'er NPN og PNP. Den detaljerede interne struktur er vist i figuren nedenfor. Halvlederområdet med urenheder svarende til emitteren er emitterområdet, som har en høj dopingkoncentration; halvlederområdet med urenheder svarende til basen er basisområdet, som har en meget tynd bredde og en meget lav dopingkoncentration; halvlederområdet med urenheder svarende til kollektoren er kollektorområdet, som har et stort areal og en meget lav dopingkoncentration.
Fordelene ved BJT-teknologi er høj responshastighed, høj transkonduktans (ændringer i indgangsspændingen svarer til store ændringer i udgangsstrømmen), lav støj, høj analog nøjagtighed og stærk strømstyringskapacitet; ulemperne er lav integration (vertikal dybde kan ikke reduceres med lateral størrelse) og højt strømforbrug.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), det vil sige en felteffekttransistor, der styrer kontakten i den ledende halvlederkanal (S) ved at påføre spænding på gaten i metallet (M-metalaluminium) og kilden gennem oxidlaget (O-isoleringslaget SiO2) for at generere effekten af det elektriske felt. Da gaten og kilden, samt gaten og drainen er isoleret af det isolerende SiO2-lag, kaldes MOSFET også en isoleret gate-felteffekttransistor. I 1962 annoncerede Bell Labs officielt den vellykkede udvikling, som blev en af de vigtigste milepæle i halvlederudviklingens historie og direkte lagde det tekniske grundlag for fremkomsten af halvlederhukommelse.
MOSFET'er kan opdeles i P-kanaler og N-kanaler i henhold til den ledende kanaltype. I henhold til gatespændingsamplituden kan de opdeles i: depletion-type - når gatespændingen er nul, er der en ledende kanal mellem drain og source; enhancement-type - for N (P) kanalkomponenter er der kun en ledende kanal, når gatespændingen er større end (mindre end) nul, og power-MOSFET'er er primært af N-kanal-enhancement-typen.
De vigtigste forskelle mellem MOS og triode inkluderer, men er ikke begrænset til, følgende punkter:
-Trioder er bipolære enheder, fordi både majoritets- og minoritetsbærere deltager i ledning på samme tid; mens MOS kun leder elektricitet gennem majoritetsbærere i halvledere og også kaldes en unipolar transistor.
-Trioder er strømstyrede enheder med relativt højt strømforbrug; mens MOSFET'er er spændingsstyrede enheder med lavt strømforbrug.
-Trioder har stor tændingsmodstand, mens MOS-rør har en lille tændingsmodstand, kun et par hundrede milliohm. I nuværende elektriske apparater bruges MOS-rør generelt som afbrydere, primært fordi MOS' effektivitet er relativt høj sammenlignet med trioder.
-Trioder har en relativt fordelagtig pris, og MOS-rør er relativt dyre.
- Nu til dags bruges MOS-rør til at erstatte trioder i de fleste scenarier. Kun i nogle scenarier med lavt strømforbrug eller manglende strømforbrug vil vi bruge trioder af hensyn til prisfordelen.
3. CMOS
Komplementær metaloxidhalvleder: CMOS-teknologi bruger komplementære p-type og n-type metaloxidhalvledertransistorer (MOSFET'er) til at bygge elektroniske enheder og logikkredsløb. Følgende figur viser en almindelig CMOS-inverter, der bruges til "1→0" eller "0→1" konvertering.
Følgende figur viser et typisk CMOS-tværsnit. Venstre side er NMS, og højre side er PMOS. G-polerne på de to MOS er forbundet sammen som en fælles gate-indgang, og D-polerne er forbundet sammen som en fælles drain-udgang. VDD er forbundet til PMOS-sourcen, og VSS er forbundet til NMOS-sourcen.
I 1963 opfandt Wanlass og Sah fra Fairchild Semiconductor CMOS-kredsløbet. I 1968 udviklede American Radio Corporation (RCA) det første integrerede CMOS-kredsløbsprodukt, og siden da har CMOS-kredsløbet gennemgået en stor udvikling. Dets fordele er lavt strømforbrug og høj integration (STI/LOCOS-processen kan yderligere forbedre integrationen); dets ulempe er eksistensen af en låseeffekt (PN-forbindelsens omvendte bias bruges som isolering mellem MOS-rør, og interferens kan let danne en forstærket sløjfe og brænde kredsløbet af).
4. DMOS
Dobbeltdiffuseret metaloxidhalvleder: Ligesom strukturen i almindelige MOSFET-enheder har den også source-, drain-, gate- og andre elektroder, men drain-enden har en høj gennemslagsspænding. Der anvendes en dobbeltdiffusionsproces.
Figuren nedenfor viser tværsnittet af en standard N-kanal DMOS. Denne type DMOS-enhed bruges normalt i low-side switching-applikationer, hvor MOSFET'ens kilde er forbundet til jord. Derudover er der en P-kanal DMOS. Denne type DMOS-enhed bruges normalt i high-side switching-applikationer, hvor MOSFET'ens kilde er forbundet til en positiv spænding. I lighed med CMOS bruger komplementære DMOS-enheder N-kanal og P-kanal MOSFET'er på den samme chip for at levere komplementære switching-funktioner.
Afhængigt af kanalens retning kan DMOS opdeles i to typer, nemlig vertikal dobbeltdiffuseret metaloxid-halvlederfelteffekttransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) og lateral dobbeltdiffuseret metaloxid-halvlederfelteffekttransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
VDMOS-enheder er designet med en vertikal kanal. Sammenlignet med laterale DMOS-enheder har de højere gennemslagsspændings- og strømhåndteringskapacitet, men tændingsmodstanden er stadig relativt stor.
LDMOS-enheder er designet med en lateral kanal og er asymmetriske power MOSFET-enheder. Sammenlignet med vertikale DMOS-enheder giver de lavere tændingsmodstand og hurtigere switchhastigheder.
Sammenlignet med traditionelle MOSFET'er har DMOS højere tændt kapacitans og lavere modstand, så den bruges i vid udstrækning i elektroniske enheder med høj effekt såsom strømafbrydere, elværktøj og drev til elektriske køretøjer.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS er en teknologi, der integrerer CMOS og bipolære enheder på den samme chip på samme tid. Dens grundlæggende idé er at bruge CMOS-enheder som hovedkredsløbet og tilføje bipolære enheder eller kredsløb, hvor store kapacitive belastninger skal drives. Derfor har BiCMOS-kredsløb fordelene ved høj integration og lavt strømforbrug i CMOS-kredsløb, og fordelene ved høj hastighed og stærk strømdrift i BJT-kredsløb.
STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (siliciumgermanium) teknologi integrerer RF, analoge og digitale dele på en enkelt chip, hvilket kan reducere antallet af eksterne komponenter betydeligt og optimere strømforbruget.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, denne teknologi kan fremstille bipolære, CMOS- og DMOS-enheder på den samme chip, kaldet BCD-processen, som først blev udviklet med succes af STMicroelectronics (ST) i 1986.
Bipolar er velegnet til analoge kredsløb, CMOS er velegnet til digitale og logiske kredsløb, og DMOS er velegnet til strøm- og højspændingsenheder. BCD kombinerer fordelene ved de tre. Efter løbende forbedringer er BCD i vid udstrækning anvendt i produkter inden for strømstyring, analog dataopsamling og strømaktuatorer. Ifølge ST's officielle hjemmeside er den modne proces for BCD stadig omkring 100 nm, 90 nm er stadig i prototypedesign, og 40 nmBCD-teknologi er blandt deres næste generations produkter under udvikling.
Opslagstidspunkt: 10. september 2024