Բարի գալուստ մեր կայք՝ ապրանքների վերաբերյալ տեղեկատվության և խորհրդատվության համար։
Մեր կայքը՝https://www.vet-china.com/
Քանի որ կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացները շարունակում են առաջընթաց գրանցել, արդյունաբերության մեջ շրջանառվում է «Մուրի օրենք» անվամբ հայտնի մի արտահայտություն։ Այն առաջարկվել է Intel-ի հիմնադիրներից մեկի՝ Գորդոն Մուրի կողմից 1965 թվականին։ Դրա հիմնական բովանդակությունն այն է, որ ինտեգրալ սխեմայի վրա տեղավորվող տրանզիստորների քանակը կկրկնապատկվի մոտավորապես յուրաքանչյուր 18-24 ամիսը մեկ։ Այս օրենքը ոչ միայն արդյունաբերության զարգացման միտման վերլուծություն և կանխատեսում է, այլև կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացների զարգացման շարժիչ ուժ՝ ամեն ինչ կայանում է փոքր չափսերով և կայուն կատարողականությամբ տրանզիստորներ ստեղծելու մեջ։ 1950-ական թվականներից մինչև մեր օրերը՝ մոտ 70 տարի, մշակվել են ընդհանուր առմամբ BJT, MOSFET, CMOS, DMOS և հիբրիդային BiCMOS և BCD գործընթացային տեխնոլոգիաներ։
1. ԲՋՏ
Երկբևեռ միացման տրանզիստոր (BJT), որը հայտնի է որպես տրիոդ։ Տրանզիստորում լիցքի հոսքը հիմնականում պայմանավորված է PN միացման մեջ կրիչների դիֆուզիոն և դրեյֆային շարժմամբ։ Քանի որ այն ներառում է և՛ էլեկտրոնների, և՛ անցքերի հոսք, այն կոչվում է երկբևեռ սարք։
Հետ նայելով դրա ծննդյան պատմությանը։ Վակուումային տրիոդները պինդ ուժեղացուցիչներով փոխարինելու գաղափարի պատճառով Շոկլին առաջարկեց 1945 թվականի ամռանը կիսահաղորդիչների վերաբերյալ հիմնարար հետազոտություններ անցկացնել։ 1945 թվականի երկրորդ կեսին Bell Labs-ը ստեղծեց պինդ մարմնի ֆիզիկայի հետազոտական խումբ՝ Շոկլիի գլխավորությամբ։ Այս խմբում ընդգրկված էին ոչ միայն ֆիզիկոսներ, այլև սխեմաների ինժեներներ և քիմիկոսներ, այդ թվում՝ տեսական ֆիզիկոս Բարդինը և փորձարարական ֆիզիկոս Բրատեյնը։ 1947 թվականի դեկտեմբերին հանճարեղորեն տեղի ունեցավ մի իրադարձություն, որը հետագա սերունդների կողմից համարվեց կարևորագույն. Բարդինը և Բրատեյնը հաջողությամբ հորինեցին աշխարհի առաջին գերմանիումային կետային շփման տրանզիստորը՝ հոսանքի ուժեղացմամբ։
Բարդինի և Բրատեյնի առաջին կետային շփման տրանզիստորը
Կարճ ժամանակ անց Շոկլին 1948 թվականին հորինեց երկբևեռ միացման տրանզիստորը: Նա առաջարկեց, որ տրանզիստորը կարող է բաղկացած լինել երկու pn միացումներից՝ մեկը ուղիղ թերագնահատված, իսկ մյուսը՝ հակադարձ թերագնահատված, և ստացավ արտոնագիր 1948 թվականի հունիսին: 1949 թվականին նա հրապարակեց միացման տրանզիստորի աշխատանքի մանրամասն տեսությունը: Երկու տարուց ավելի անց Bell Labs-ի գիտնականներն ու ինժեներները մշակեցին միացման տրանզիստորների զանգվածային արտադրության հասնելու գործընթաց (հանգրվանային պահ՝ 1951 թվական), բացելով էլեկտրոնային տեխնոլոգիայի նոր դարաշրջան: Տրանզիստորների գյուտի գործում իրենց ներդրման համար Շոկլին, Բարդինը և Բրետեյնը համատեղ արժանացան ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի 1956 թվականին:
NPN երկբևեռ միացման տրանզիստորի պարզ կառուցվածքային դիագրամ
Երկբևեռ միացման տրանզիստորների կառուցվածքի վերաբերյալ, տարածված BJT-ներն են NPN-ը և PNP-ն: Մանրամասն ներքին կառուցվածքը ներկայացված է ստորև բերված նկարում: Ճառագայթիչին համապատասխանող խառնուրդներով կիսահաղորդչային շրջանը ճառագայթիչ շրջանն է, որն ունի բարձր դոպինգի կոնցենտրացիա. հիմքին համապատասխանող խառնուրդներով կիսահաղորդչային շրջանը հիմքային շրջանն է, որն ունի շատ բարակ լայնություն և շատ ցածր դոպինգի կոնցենտրացիա. կոլեկտորին համապատասխանող խառնուրդներով կիսահաղորդչային շրջանը կոլեկտորային շրջանն է, որն ունի մեծ մակերես և շատ ցածր դոպինգի կոնցենտրացիա:
BJT տեխնոլոգիայի առավելություններն են՝ բարձր արձագանքման արագությունը, բարձր հաղորդունակությունը (մուտքային լարման փոփոխությունները համապատասխանում են ելքային հոսանքի մեծ փոփոխություններին), ցածր աղմուկը, բարձր անալոգային ճշգրտությունը և ուժեղ հոսանք փոխանցելու ունակությունը։ Թերությունները՝ ցածր ինտեգրացիա (ուղղահայաց խորությունը չի կարող նվազեցվել կողմնային չափի պատճառով) և բարձր էներգիայի սպառումը։
2. ՄՈՍ
Մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային դաշտային էֆեկտի տրանզիստոր (Մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային FET), այսինքն՝ դաշտային էֆեկտի տրանզիստոր, որը կառավարում է կիսահաղորդչային (S) հաղորդիչ ալիքի անջատիչը՝ մետաղական շերտի (M-մետաղական ալյումին) դարպասին և աղբյուրին լարում կիրառելով օքսիդային շերտի (O-մեկուսիչ շերտ SiO2) միջոցով՝ էլեկտրական դաշտի էֆեկտ առաջացնելու համար: Քանի որ դարպասն ու աղբյուրը, դարպասն ու արտահոսքը մեկուսացված են SiO2 մեկուսիչ շերտով, MOSFET-ը կոչվում է նաև մեկուսացված դարպասային դաշտային էֆեկտի տրանզիստոր: 1962 թվականին Bell Labs-ը պաշտոնապես հայտարարեց հաջող զարգացման մասին, որը դարձավ կիսահաղորդչային մշակման պատմության ամենակարևոր նվաճումներից մեկը և անմիջականորեն դրեց կիսահաղորդչային հիշողության ի հայտ գալու տեխնիկական հիմքը:
MOSFET-ը կարելի է բաժանել P և N ալիքների՝ ըստ հաղորդիչ ալիքի տեսակի։ Դարպասի լարման ամպլիտուդի համաձայն՝ այն կարելի է բաժանել հետևյալի՝ սպառման տեսակ՝ երբ դարպասի լարումը զրո է, արտահոսքի և աղբյուրի միջև կա հաղորդիչ ալիք, ուժեղացման տեսակ՝ N (P) ալիքային սարքերի համար հաղորդիչ ալիք կա միայն այն դեպքում, երբ դարպասի լարումը մեծ է (փոքր է) զրոյից, և հզորության MOSFET-ը հիմնականում N ալիքային ուժեղացման տեսակ է։
MOS-ի և տրիոդի միջև հիմնական տարբերությունները ներառում են, բայց չեն սահմանափակվում հետևյալ կետերով.
Տրիոդները երկբևեռ սարքեր են, քանի որ և՛ մեծամասնության, և՛ փոքրամասնության կրիչները միաժամանակ մասնակցում են հաղորդականությանը, մինչդեռ MOS-ը էլեկտրականություն է հաղորդում միայն կիսահաղորդիչների մեծամասնության կրիչների միջոցով և կոչվում է նաև միաբևեռ տրանզիստոր։
-Տրիոդները հոսանքով կառավարվող սարքեր են՝ համեմատաբար բարձր էներգիայի սպառմամբ, մինչդեռ MOSFET-ները լարմամբ կառավարվող սարքեր են՝ ցածր էներգիայի սպառմամբ։
-Տրիոդները մեծ միացման դիմադրություն ունեն, մինչդեռ MOS լամպերը փոքր են՝ ընդամենը մի քանի հարյուր միլիօհմ։ Ժամանակակից էլեկտրական սարքերում MOS լամպերը սովորաբար օգտագործվում են որպես անջատիչներ, հիմնականում այն պատճառով, որ MOS-ի արդյունավետությունը համեմատաբար բարձր է տրիոդների համեմատ։
-Տրիոդները համեմատաբար շահավետ գին ունեն, իսկ MOS լամպերը համեմատաբար թանկ են։
-Այսօր MOS լամպերը օգտագործվում են տրիոդները փոխարինելու համար գրեթե բոլոր դեպքերում: Միայն որոշ ցածր էներգիայի կամ էներգիայի նկատմամբ անզգայուն սցենարներում մենք կօգտագործենք տրիոդներ՝ հաշվի առնելով գնային առավելությունը:
3. CMOS
Լրացուցիչ մետաղական օքսիդային կիսահաղորդիչ. CMOS տեխնոլոգիան օգտագործում է լրացուցիչ p-տիպի և n-տիպի մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային տրանզիստորներ (MOSFET)՝ էլեկտրոնային սարքեր և տրամաբանական սխեմաներ կառուցելու համար: Հետևյալ նկարը ցույց է տալիս տարածված CMOS ինվերտոր, որն օգտագործվում է «1→0» կամ «0→1» փոխակերպման համար:
Հետևյալ նկարը CMOS-ի տիպիկ լայնական կտրվածք է։ Ձախ կողմը NMS-ն է, իսկ աջ կողմը՝ PMOS-ը։ Երկու MOS-ի G բևեռները միացված են միմյանց որպես ընդհանուր դարպասի մուտք, իսկ D բևեռները միացված են միմյանց որպես ընդհանուր արտահոսքի ելք։ VDD-ն միացված է PMOS-ի աղբյուրին, իսկ VSS-ը՝ NMOS-ի աղբյուրին։
1963 թվականին Fairchild Semiconductor-ի Վանլասը և Սահը հորինեցին CMOS սխեման։ 1968 թվականին Ամերիկյան ռադիոկորպորացիան (RCA) մշակեց առաջին CMOS ինտեգրալ սխեման, և այդ ժամանակվանից ի վեր CMOS սխեման մեծ զարգացում է ապրել։ Դրա առավելություններն են ցածր էներգիայի սպառումը և բարձր ինտեգրացիան (STI/LOCOS գործընթացը կարող է էլ ավելի բարելավել ինտեգրացիան). դրա թերությունը կողպեքի էֆեկտի առկայությունն է (PN միացման հակադարձ լարումն օգտագործվում է որպես MOS լամպերի միջև մեկուսացում, և ինտերֆերենցիան կարող է հեշտությամբ ձևավորել ուժեղացված օղակ և այրել սխեման)։
4. DMOS
Կրկնակի դիֆուզիոն մետաղական օքսիդային կիսահաղորդիչ. Նման է սովորական MOSFET սարքերի կառուցվածքին, այն նույնպես ունի աղբյուր, արտահոսք, դարպաս և այլ էլեկտրոդներ, բայց արտահոսքի ծայրի խզման լարումը բարձր է: Օգտագործվում է կրկնակի դիֆուզիոն գործընթաց:
Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս ստանդարտ N-ալիքային DMOS-ի լայնական հատույթը: Այս տեսակի DMOS սարքը սովորաբար օգտագործվում է ցածր կողմի կոմուտացիոն կիրառություններում, որտեղ MOSFET-ի աղբյուրը միացված է հողին: Բացի այդ, կա P-ալիքային DMOS: Այս տեսակի DMOS սարքը սովորաբար օգտագործվում է բարձր կողմի կոմուտացիոն կիրառություններում, որտեղ MOSFET-ի աղբյուրը միացված է դրական լարման: CMOS-ի նման, լրացուցիչ DMOS սարքերը նույն չիպի վրա օգտագործում են N-ալիքային և P-ալիքային MOSFET-ներ՝ լրացուցիչ կոմուտացիոն գործառույթներ ապահովելու համար:
Կախված ալիքի ուղղությունից, DMOS-ը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ ուղղահայաց կրկնակի դիֆուզված մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային դաշտային էֆեկտի տրանզիստոր VDMOS (ուղղահայաց կրկնակի դիֆուզված MOSFET) և կողմնային կրկնակի դիֆուզված մետաղական օքսիդային կիսահաղորդչային դաշտային էֆեկտի տրանզիստոր LDMOS (կողային կրկնակի դիֆուզված MOSFET):
VDMOS սարքերը նախագծված են ուղղահայաց ալիքով: Կողային DMOS սարքերի համեմատ, դրանք ունեն ավելի բարձր լարման և հոսանքի կառավարման հնարավորություններ, սակայն միացման դիմադրությունը դեռևս համեմատաբար մեծ է:
LDMOS սարքերը նախագծված են կողմնային ալիքով և ասիմետրիկ հզորության MOSFET սարքեր են։ Ուղղահայաց DMOS սարքերի համեմատ, դրանք թույլ են տալիս ավելի ցածր միացման դիմադրություն և ավելի արագ միացման արագություն։
Համեմատած ավանդական MOSFET-ների հետ, DMOS-ն ունի ավելի բարձր միացման տարողություն և ավելի ցածր դիմադրություն, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերում, ինչպիսիք են էլեկտրական անջատիչները, էլեկտրական գործիքները և էլեկտրական մեքենաների փոխանցման տուփերը։
5. ԲիCMOS
Երկբևեռ CMOS-ը տեխնոլոգիա է, որը միաժամանակ ինտեգրում է CMOS և երկբևեռ սարքերը նույն չիպի վրա: Դրա հիմնական գաղափարն է օգտագործել CMOS սարքերը որպես հիմնական միավորային սխեմա և ավելացնել երկբևեռ սարքեր կամ սխեմաներ, որտեղ անհրաժեշտ է մեծ կոնդենսատորային բեռներ կառավարել: Հետևաբար, BiCMOS սխեմաները ունեն CMOS սխեմաների բարձր ինտեգրման և ցածր էներգիայի սպառման, ինչպես նաև BJT սխեմաների բարձր արագության և ուժեղ հոսանքի կառավարման հնարավորությունների առավելությունները:
STMicroelectronics-ի BiCMOS SiGe (սիլիցիում-գերմանիում) տեխնոլոգիան ինտեգրում է ռադիոհաճախականության, անալոգային և թվային մասերը մեկ չիպի վրա, ինչը կարող է զգալիորեն կրճատել արտաքին բաղադրիչների քանակը և օպտիմալացնել էներգիայի սպառումը։
6. ԲԿԴ
Երկբևեռ-CMOS-DMOS տեխնոլոգիան կարող է ստեղծել երկբևեռ, CMOS և DMOS սարքեր նույն չիպի վրա, որը կոչվում է BCD պրոցես և առաջին անգամ հաջողությամբ մշակվել է STMicroelectronics (ST)-ի կողմից 1986 թվականին։
Երկբևեռ տեխնոլոգիան հարմար է անալոգային սխեմաների, CMOS-ը՝ թվային և տրամաբանական սխեմաների, իսկ DMOS-ը՝ հզորության և բարձր լարման սարքերի համար: BCD-ն համատեղում է երեքի առավելությունները: Անընդհատ կատարելագործումից հետո BCD-ն լայնորեն կիրառվում է հզորության կառավարման, անալոգային տվյալների ձեռքբերման և հզորության ակտուատորների ոլորտներում: ST-ի պաշտոնական կայքի համաձայն՝ BCD-ի համար հասուն գործընթացը դեռևս մոտ 100 նմ է, 90 նմ-ը դեռևս նախատիպի նախագծման փուլում է, իսկ 40 նմ BCD տեխնոլոգիան պատկանում է նրա հաջորդ սերնդի մշակման փուլում գտնվող արտադրանքին:
Հրապարակման ժամանակը. Սեպտեմբերի 10-2024