Selamat datang di situs web kami untuk informasi produk dan konsultasi.
Situs web kami:https://www.vet-china.com/
Seiring dengan terus berkembangnya proses manufaktur semikonduktor, sebuah pernyataan terkenal yang disebut "Hukum Moore" telah beredar di industri ini. Hukum ini dikemukakan oleh Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, pada tahun 1965. Inti dari hukum ini adalah: jumlah transistor yang dapat ditampung pada sebuah sirkuit terpadu akan berlipat ganda kira-kira setiap 18 hingga 24 bulan. Hukum ini bukan hanya analisis dan prediksi tren perkembangan industri, tetapi juga pendorong utama pengembangan proses manufaktur semikonduktor - semuanya bertujuan untuk membuat transistor dengan ukuran lebih kecil dan kinerja yang stabil. Dari tahun 1950-an hingga saat ini, sekitar 70 tahun, total teknologi proses BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, dan BiCMOS serta BCD hibrida telah dikembangkan.
1. BJT
Transistor persimpangan bipolar (BJT), umumnya dikenal sebagai trioda. Aliran muatan dalam transistor terutama disebabkan oleh difusi dan pergerakan pembawa muatan pada persimpangan PN. Karena melibatkan aliran elektron dan lubang, maka disebut perangkat bipolar.
Melihat kembali sejarah kelahirannya. Karena gagasan untuk mengganti trioda vakum dengan penguat padat, Shockley mengusulkan untuk melakukan penelitian dasar tentang semikonduktor pada musim panas tahun 1945. Pada paruh kedua tahun 1945, Bell Labs mendirikan kelompok penelitian fisika zat padat yang dipimpin oleh Shockley. Dalam kelompok ini, tidak hanya terdapat fisikawan, tetapi juga insinyur sirkuit dan ahli kimia, termasuk Bardeen, seorang fisikawan teoretis, dan Brattain, seorang fisikawan eksperimental. Pada Desember 1947, sebuah peristiwa yang dianggap sebagai tonggak sejarah oleh generasi selanjutnya terjadi dengan gemilang - Bardeen dan Brattain berhasil menciptakan transistor kontak titik germanium pertama di dunia dengan penguatan arus.
Transistor kontak titik pertama Bardeen dan Brattain
Tak lama kemudian, Shockley menemukan transistor persimpangan bipolar pada tahun 1948. Ia mengusulkan bahwa transistor dapat terdiri dari dua persimpangan pn, satu diberi bias maju dan yang lainnya diberi bias mundur, dan memperoleh paten pada Juni 1948. Pada tahun 1949, ia menerbitkan teori rinci tentang cara kerja transistor persimpangan. Lebih dari dua tahun kemudian, para ilmuwan dan insinyur di Bell Labs mengembangkan proses untuk mencapai produksi massal transistor persimpangan (tonggak sejarah pada tahun 1951), membuka era baru teknologi elektronik. Sebagai pengakuan atas kontribusi mereka terhadap penemuan transistor, Shockley, Bardeen, dan Brattain bersama-sama memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1956.
Diagram struktur sederhana transistor bipolar NPN
Mengenai struktur transistor bipolar junction (BJT), BJT yang umum adalah NPN dan PNP. Struktur internal yang detail ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Daerah semikonduktor pengotor yang sesuai dengan emitor adalah daerah emitor, yang memiliki konsentrasi doping tinggi; daerah semikonduktor pengotor yang sesuai dengan basis adalah daerah basis, yang memiliki lebar sangat tipis dan konsentrasi doping sangat rendah; daerah semikonduktor pengotor yang sesuai dengan kolektor adalah daerah kolektor, yang memiliki luas besar dan konsentrasi doping sangat rendah.
Keunggulan teknologi BJT adalah kecepatan respons yang tinggi, transkonduktansi yang tinggi (perubahan tegangan input sesuai dengan perubahan arus output yang besar), noise yang rendah, akurasi analog yang tinggi, dan kemampuan penggerak arus yang kuat; kekurangannya adalah integrasi yang rendah (kedalaman vertikal tidak dapat dikurangi dengan ukuran lateral) dan konsumsi daya yang tinggi.
2. MOS
Transistor Efek Medan Semikonduktor Oksida Logam (Metal Oxide Semiconductor FET), yaitu transistor efek medan yang mengontrol sakelar saluran konduktif semikonduktor (S) dengan menerapkan tegangan ke gerbang lapisan logam (M-logam aluminium) dan sumber melalui lapisan oksida (O-lapisan isolasi SiO2) untuk menghasilkan efek medan listrik. Karena gerbang dan sumber, serta gerbang dan drain diisolasi oleh lapisan isolasi SiO2, MOSFET juga disebut transistor efek medan gerbang terisolasi. Pada tahun 1962, Bell Labs secara resmi mengumumkan keberhasilan pengembangannya, yang menjadi salah satu tonggak terpenting dalam sejarah pengembangan semikonduktor dan secara langsung meletakkan dasar teknis untuk munculnya memori semikonduktor.
MOSFET dapat dibagi menjadi kanal P dan kanal N berdasarkan jenis kanal konduktifnya. Berdasarkan amplitudo tegangan gerbang, dapat dibagi menjadi: tipe deplesi - ketika tegangan gerbang nol, terdapat kanal konduktif antara drain dan source; tipe penguatan - untuk perangkat kanal N (P), terdapat kanal konduktif hanya ketika tegangan gerbang lebih besar dari (kurang dari) nol, dan MOSFET daya terutama adalah tipe penguatan kanal N.
Perbedaan utama antara MOS dan trioda meliputi, tetapi tidak terbatas pada, poin-poin berikut:
-Trioda adalah perangkat bipolar karena pembawa muatan mayoritas dan minoritas sama-sama berpartisipasi dalam konduksi pada saat yang bersamaan; sedangkan MOS hanya menghantarkan listrik melalui pembawa muatan mayoritas dalam semikonduktor, dan juga disebut transistor unipolar.
-Trioda adalah perangkat yang dikendalikan arus dengan konsumsi daya yang relatif tinggi; sedangkan MOSFET adalah perangkat yang dikendalikan tegangan dengan konsumsi daya rendah.
-Trioda memiliki resistansi aktif yang besar, sedangkan tabung MOS memiliki resistansi aktif yang kecil, hanya beberapa ratus miliohm. Pada perangkat listrik saat ini, tabung MOS umumnya digunakan sebagai sakelar, terutama karena efisiensi MOS relatif tinggi dibandingkan dengan trioda.
-Trioda memiliki biaya yang relatif menguntungkan, sedangkan tabung MOS relatif mahal.
-Saat ini, tabung MOS digunakan untuk menggantikan trioda di sebagian besar skenario. Hanya dalam beberapa skenario daya rendah atau yang tidak sensitif terhadap daya, kita akan menggunakan trioda dengan mempertimbangkan keunggulan harga.
3. CMOS
Semikonduktor Oksida Logam Komplementer: Teknologi CMOS menggunakan transistor semikonduktor oksida logam (MOSFET) tipe-p dan tipe-n komplementer untuk membangun perangkat elektronik dan sirkuit logika. Gambar berikut menunjukkan inverter CMOS umum, yang digunakan untuk konversi "1→0" atau "0→1".
Gambar berikut adalah penampang melintang CMOS tipikal. Sisi kiri adalah NMS, dan sisi kanan adalah PMOS. Kutub G dari kedua MOS dihubungkan bersama sebagai input gerbang umum, dan kutub D dihubungkan bersama sebagai output drain umum. VDD dihubungkan ke sumber PMOS, dan VSS dihubungkan ke sumber NMOS.
Pada tahun 1963, Wanlass dan Sah dari Fairchild Semiconductor menemukan sirkuit CMOS. Pada tahun 1968, American Radio Corporation (RCA) mengembangkan produk sirkuit terpadu CMOS pertama, dan sejak saat itu, sirkuit CMOS telah mencapai perkembangan yang pesat. Kelebihannya adalah konsumsi daya rendah dan integrasi tinggi (proses STI/LOCOS dapat lebih meningkatkan integrasi); kekurangannya adalah adanya efek penguncian (bias terbalik sambungan PN digunakan sebagai isolasi antara tabung MOS, dan interferensi dapat dengan mudah membentuk loop yang diperkuat dan membakar sirkuit).
4. DMO
Semikonduktor Oksida Logam Difusi Ganda: Mirip dengan struktur perangkat MOSFET biasa, ia juga memiliki sumber, drain, gerbang, dan elektroda lainnya, tetapi tegangan tembus ujung drain lebih tinggi. Proses difusi ganda digunakan.
Gambar di bawah menunjukkan penampang melintang dari DMOS kanal-N standar. Jenis perangkat DMOS ini biasanya digunakan dalam aplikasi switching sisi rendah, di mana sumber MOSFET terhubung ke ground. Selain itu, ada DMOS kanal-P. Jenis perangkat DMOS ini biasanya digunakan dalam aplikasi switching sisi tinggi, di mana sumber MOSFET terhubung ke tegangan positif. Mirip dengan CMOS, perangkat DMOS komplementer menggunakan MOSFET kanal-N dan kanal-P pada chip yang sama untuk menyediakan fungsi switching komplementer.
Bergantung pada arah kanal, DMOS dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu transistor efek medan semikonduktor oksida logam difusi ganda vertikal VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) dan transistor efek medan semikonduktor oksida logam difusi ganda lateral LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
Perangkat VDMOS dirancang dengan kanal vertikal. Dibandingkan dengan perangkat DMOS lateral, perangkat ini memiliki tegangan tembus dan kemampuan penanganan arus yang lebih tinggi, tetapi resistansi on-nya masih relatif besar.
Perangkat LDMOS dirancang dengan kanal lateral dan merupakan perangkat MOSFET daya asimetris. Dibandingkan dengan perangkat DMOS vertikal, perangkat ini memungkinkan resistansi on-state yang lebih rendah dan kecepatan switching yang lebih cepat.
Dibandingkan dengan MOSFET tradisional, DMOS memiliki kapasitansi on-state yang lebih tinggi dan resistansi yang lebih rendah, sehingga banyak digunakan dalam perangkat elektronik daya tinggi seperti sakelar daya, peralatan listrik, dan penggerak kendaraan listrik.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS adalah teknologi yang mengintegrasikan perangkat CMOS dan bipolar pada chip yang sama secara bersamaan. Ide dasarnya adalah menggunakan perangkat CMOS sebagai unit sirkuit utama, dan menambahkan perangkat atau sirkuit bipolar di mana beban kapasitif besar perlu dikendalikan. Oleh karena itu, sirkuit BiCMOS memiliki keunggulan integrasi tinggi dan konsumsi daya rendah dari sirkuit CMOS, serta keunggulan kecepatan tinggi dan kemampuan penggerak arus yang kuat dari sirkuit BJT.
Teknologi BiCMOS SiGe (silikon germanium) dari STMicroelectronics mengintegrasikan komponen RF, analog, dan digital pada satu chip, yang dapat secara signifikan mengurangi jumlah komponen eksternal dan mengoptimalkan konsumsi daya.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, teknologi ini dapat membuat perangkat bipolar, CMOS, dan DMOS pada chip yang sama, yang disebut proses BCD, yang pertama kali berhasil dikembangkan oleh STMicroelectronics (ST) pada tahun 1986.
Bipolar cocok untuk sirkuit analog, CMOS cocok untuk sirkuit digital dan logika, dan DMOS cocok untuk perangkat daya dan tegangan tinggi. BCD menggabungkan keunggulan ketiganya. Setelah terus ditingkatkan, BCD banyak digunakan dalam produk di bidang manajemen daya, akuisisi data analog, dan aktuator daya. Menurut situs web resmi ST, proses yang matang untuk BCD masih sekitar 100nm, 90nm masih dalam tahap desain prototipe, dan teknologi 40nmBCD termasuk produk generasi berikutnya yang sedang dikembangkan.
Waktu posting: 10 September 2024