Ongi etorri gure webgunera produktuen informazioa eta kontsultak jasotzeko.
Gure webgunea:https://www.vet-china.com/
Erdieroaleen fabrikazio-prozesuak aurrerapenak egiten jarraitzen duten heinean, "Moore-ren Legea" izeneko adierazpen ospetsua zabaldu da industrian. Gordon Moore-k, Intel-en sortzaileetako batek, proposatu zuen 1965ean. Bere oinarrizko edukia hau da: zirkuitu integratu batean sar daitezkeen transistoreen kopurua bikoiztu egingo da gutxi gorabehera 18-24 hilabetero. Lege hau ez da industriaren garapen-joeraren analisi eta iragarpen bat bakarrik, baita erdieroaleen fabrikazio-prozesuen garapenerako bultzatzaile bat ere - dena tamaina txikiagoa eta errendimendu egonkorra duten transistoreak egiteko da. 1950eko hamarkadatik gaur egun arte, 70 urte inguru, BJT, MOSFET, CMOS, DMOS eta BiCMOS eta BCD prozesu-teknologia hibridoak garatu dira guztira.
1. BJT
Transistore bipolarra (BJT), triodo bezala ezagutzen dena. Transistorearen karga-fluxua batez ere PN junturan dauden eramaileen difusio eta deriba-higiduraren ondoriozkoa da. Elektroien eta zuloen fluxua barne hartzen duenez, gailu bipolarra deitzen zaio.
Bere jaiotzaren historiari erreparatuz. Hutseko triodoak anplifikadore solidoekin ordezkatzeko ideia zela eta, Shockleyk erdieroaleen oinarrizko ikerketa egitea proposatu zuen 1945eko udan. 1945eko bigarren seihilekoan, Bell Labsek egoera solidoko fisikako ikerketa talde bat sortu zuen, Shockleyk zuzenduta. Talde honetan, ez zeuden fisikariak bakarrik, baita zirkuitu-ingeniariak eta kimikariak ere, besteak beste, Bardeen fisikari teorikoa eta Brattain fisikari esperimentala. 1947ko abenduan, ondorengo belaunaldiek mugarritzat jo zuten gertaera bikain bat gertatu zen: Bardeen eta Brattainek munduko lehen germaniozko kontaktu puntuko transistorea asmatu zuten korronte-anplifikazioarekin.
Bardeen eta Brattainen lehen kontaktu puntualeko transistorea
Handik gutxira, Shockleyk 1948an bipolar juntura-transistorea asmatu zuen. Transistorea bi pn junturaz osatuta egon zitekeela proposatu zuen, bata aurreranzko polarizazioarekin eta bestea alderantzizko polarizazioarekin, eta patente bat lortu zuen 1948ko ekainean. 1949an, juntura-transistorearen funtzionamenduaren teoria zehatza argitaratu zuen. Bi urte baino gehiago geroago, Bell Labs-eko zientzialari eta ingeniariek juntura-transistoreen ekoizpen masiboa lortzeko prozesu bat garatu zuten (mugarria 1951n), teknologia elektronikoaren aro berri bat irekiz. Transistoreen asmakuntzan egindako ekarpenak aitortzeko, Shockleyk, Bardeenek eta Brattainek batera irabazi zuten 1956ko Fisikako Nobel Saria.
NPN bipolar juntura transistorearen egitura-diagrama sinplea
Juntura bipolarreko transistoreen egiturari dagokionez, BJT ohikoenak NPN eta PNP dira. Barne-egitura zehatza beheko irudian ageri da. Igorleari dagokion ezpurutasun erdieroaleen eskualdea igorle-eskualdea da, dopatze-kontzentrazio handia duena; oinarriari dagokion ezpurutasun erdieroaleen eskualdea oinarri-eskualdea da, zabalera oso mehea eta dopatze-kontzentrazio oso baxua duena; kolektoreari dagokion ezpurutasun erdieroaleen eskualdea kolektore-eskualdea da, azalera handia eta dopatze-kontzentrazio oso baxua duena.
BJT teknologiaren abantailak hauek dira: erantzun-abiadura handia, transkonduktantzia handia (sarrerako tentsio-aldaketak irteerako korronte-aldaketa handiei dagozkie), zarata txikia, zehaztasun analogiko handia eta korrontea gidatzeko gaitasun handia; desabantailak, berriz, integrazio txikia (sakonera bertikala ezin da tamaina lateralarekin murriztu) eta energia-kontsumo handia.
2. MOS
Metal Oxido Erdieroaleen Eremu Efektuko Transistorea (Metal Oxido Erdieroaleen FET), hau da, erdieroaleen (S) eroale-kanalaren etengailua kontrolatzen duen eremu-efektuko transistore bat da, metal geruzako ateari (M-aluminio metalikoa) eta iturriari tentsioa aplikatuz oxido geruzaren (O-SiO2 isolatzaile geruza) bidez eremu elektrikoaren efektua sortzeko. Atea eta iturria, eta atea eta drainatzea SiO2 isolatzaile geruzak isolatzen dituenez, MOSFETari ate isolatuko eremu-efektuko transistore ere deitzen zaio. 1962an, Bell Labsek ofizialki iragarri zuen garapen arrakastatsua, erdieroaleen garapenaren historiako mugarri garrantzitsuenetako bat bihurtu zena eta erdieroaleen memoriaren etorreraren oinarri teknikoa ezarri zuena zuzenean.
MOSFETak P kanal eta N kanaletan bana daitezke eroapen-kanal motaren arabera. Ate-tentsioaren anplitudearen arabera, honela bana daitezke: agortze mota - ate-tentsioa zero denean, eroapen-kanal bat dago drainaren eta iturriaren artean; hobekuntza mota - N (P) kanal gailuetarako, eroapen-kanal bat dago ate-tentsioa zero baino handiagoa (baino txikiagoa) denean bakarrik, eta potentzia MOSFETAk batez ere N kanal hobekuntza motakoak dira.
MOS eta triodoaren arteko desberdintasun nagusiak honako puntu hauek dira, besteak beste:
-Triodoak gailu bipolarrak dira, bai gehiengo-eramaileek bai gutxiengo-eramaileek aldi berean parte hartzen baitute eroapenean; MOSek, berriz, erdieroaleetan gehiengo-eramaileen bidez bakarrik eroaten du elektrizitatea, eta transistore unipolar ere deitzen zaio.
-Triodoak korronte-kontrolatutako gailuak dira, energia-kontsumo nahiko handia dutenak; MOSFETak, berriz, tentsio-kontrolatutako gailuak dira, energia-kontsumo txikikoak.
-Triodoek erresistentzia handia dute, MOS hodiek, berriz, erresistentzia txikia, ehunka miliohm gutxi batzuk besterik ez. Gaur egungo gailu elektrikoetan, MOS hodiak etengailu gisa erabiltzen dira normalean, batez ere MOSen eraginkortasuna triodoekin alderatuta nahiko altua delako.
-Triodoek kostu nahiko abantailagarria dute, eta MOS hodiak nahiko garestiak dira.
-Gaur egun, MOS hodiak triodoak ordezkatzeko erabiltzen dira egoera gehienetan. Energia gutxiko edo energiarekiko sentikortasunik gabeko egoera batzuetan bakarrik erabiliko ditugu triodoak, prezio abantaila kontuan hartuta.
3. CMOS
Metal Oxido Erdieroale Osagarria: CMOS teknologiak p motako eta n motako metal oxido erdieroale transistore (MOSFET) osagarriak erabiltzen ditu gailu elektronikoak eta zirkuitu logikoak eraikitzeko. Hurrengo irudiak CMOS inbertsore arrunt bat erakusten du, "1→0" edo "0→1" bihurketarako erabiltzen dena.
Hurrengo irudia CMOS baten zeharkako sekzio tipikoa da. Ezkerreko aldea NMS da, eta eskuinekoa PMOS. Bi MOSen G poloak ate sarrera komun gisa konektatuta daude, eta D poloak drain irteera komun gisa. VDD PMOS iturrira konektatuta dago, eta VSS NMOS iturrira.
1963an, Fairchild Semiconductor-eko Wanlass eta Sah-ek CMOS zirkuitua asmatu zuten. 1968an, American Radio Corporation-ek (RCA) CMOS zirkuitu integratuaren lehen produktua garatu zuen, eta ordutik, CMOS zirkuituak garapen handia izan du. Bere abantailak energia-kontsumo txikia eta integrazio handia dira (STI/LOCOS prozesuak integrazioa are gehiago hobetu dezake); bere desabantaila blokeo-efektuaren existentzia da (PN juntura alderantzizko polarizazioa MOS hodien arteko isolamendu gisa erabiltzen da, eta interferentziak erraz sor dezake begizta hobetu bat eta zirkuitua erre).
4. DMOS
Metal Oxido Erdieroale Bikoiztu Hedatua: MOSFET gailu arrunten egituraren antzekoa, iturria, hustubidea, atea eta beste elektrodo batzuk ere baditu, baina hustubidearen muturreko haustura-tentsioa altua da. Difusio bikoitzeko prozesua erabiltzen da.
Beheko irudiak N kanaleko DMOS estandar baten zeharkako sekzioa erakusten du. DMOS gailu mota hau normalean alde baxuko kommutazio aplikazioetan erabiltzen da, non MOSFETaren iturria lurrera konektatuta dagoen. Horrez gain, P kanaleko DMOS bat dago. DMOS gailu mota hau normalean alde altuko kommutazio aplikazioetan erabiltzen da, non MOSFETaren iturria tentsio positibo batera konektatuta dagoen. CMOSen antzera, DMOS gailu osagarriek N kanaleko eta P kanaleko MOSFETak erabiltzen dituzte txip berean kommutazio funtzio osagarriak emateko.
Kanalaren norabidearen arabera, DMOS bi motatan bana daiteke: VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) metal oxido erdieroaleko eremu-efektuko transistore bertikala eta LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) alboko metal oxido erdieroaleko eremu-efektuko transistore bikoitz-difusoa.
VDMOS gailuak kanal bertikal batekin diseinatuta daude. DMOS gailu lateralekin alderatuta, matxura-tentsio eta korronte kudeatzeko gaitasun handiagoak dituzte, baina erresistentzia oraindik nahiko handia da.
LDMOS gailuak alboko kanal batekin diseinatuta daude eta potentzia MOSFET gailu asimetrikoak dira. DMOS gailu bertikalen aldean, erresistentzia txikiagoa eta kommutazio-abiadura azkarragoak ahalbidetzen dituzte.
MOSFET tradizionalen aldean, DMOSek kapazitantzia handiagoa eta erresistentzia txikiagoa ditu, beraz, potentzia handiko gailu elektronikoetan erabiltzen da, hala nola potentzia-etengailuetan, erreminta elektrikoetan eta ibilgailu elektrikoen unitateetan.
5. BiCMOS
CMOS bipolarra CMOS eta gailu bipolarrak txip berean aldi berean integratzen dituen teknologia bat da. Bere oinarrizko ideia CMOS gailuak zirkuitu unitate nagusi gisa erabiltzea da, eta karga kapazitibo handiak gidatu behar diren gailu bipolarrak edo zirkuituak gehitzea. Beraz, BiCMOS zirkuituek CMOS zirkuituen integrazio handiaren eta energia-kontsumo txikiaren abantailak dituzte, eta BJT zirkuituen abiadura handiko eta korronte handiko gidatzeko gaitasunen abantailak.
STMicroelectronics-en BiCMOS SiGe (silizio germanioa) teknologiak RF, analogiko eta digital piezak integratzen ditu txip bakarrean, eta horrek kanpoko osagaien kopurua nabarmen murriztu eta energia-kontsumoa optimizatu dezake.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS teknologia honek gailu bipolarrak, CMOS eta DMOS txip berean egin ditzake, BCD prozesua deritzona, STMicroelectronics-ek (ST) 1986an garatu zuena lehen aldiz arrakastaz.
Bipolarra zirkuitu analogikoetarako egokia da, CMOS zirkuitu digital eta logikoetarako egokia, eta DMOS potentzia eta tentsio handiko gailuetarako. BCD-k hiruren abantailak konbinatzen ditu. Hobekuntza jarraituaren ondoren, BCD asko erabiltzen da energia kudeaketaren, datu analogikoen eskurapenaren eta potentzia aktuadoreen arloetako produktuetan. ST-ren webgune ofizialaren arabera, BCD-ren prozesu heldua oraindik 100nm ingurukoa da, 90nm oraindik prototipoaren diseinuan dago, eta 40nmBCD teknologia garapen fasean dauden hurrengo belaunaldiko produktuen artean dago.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 10a