Ji bo agahdarî û şêwirmendiya hilberan bi xêr hatin malpera me.
Malpera me:https://www.vet-china.com/
Ji ber ku pêvajoyên çêkirina nîvconductoran berdewam pêşketinan çêdikin, gotineke navdar a bi navê "Qanûna Moore" di pîşesaziyê de belav bûye. Ew di sala 1965an de ji hêla Gordon Moore, yek ji damezrînerên Intel ve hatiye pêşniyar kirin. Naveroka wê ya bingehîn ev e: hejmara tranzîstorên ku dikarin li ser çerxeyek entegre werin bicîh kirin dê bi qasî her 18 heta 24 mehan du qat bibe. Ev qanûn ne tenê analîzek û pêşbîniyek li ser meyla pêşkeftina pîşesaziyê ye, lê di heman demê de hêzek ajotinê ye ji bo pêşkeftina pêvajoyên çêkirina nîvconductoran - her tişt ji bo çêkirina tranzîstorên bi mezinahiya piçûktir û performansa stabîl e. Ji salên 1950an heta niha, nêzîkî 70 salan, bi tevahî teknolojiyên pêvajoyên BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, û hîbrîd ên BiCMOS û BCD hatine pêşve xistin.
1. BJT
Tranzîstora girêdana duqutbî (BJT), bi gelemperî wekî trîod tê zanîn. Herikîna barkê di tranzîstorê de bi giranî ji ber belavbûn û tevgera driftê ya hilgirên li girêdana PN ye. Ji ber ku ew herikîna hem elektron û hem jî qulan dihewîne, jê re amûrek duqutbî tê gotin.
Dema ku em li dîroka jidayikbûna wê dinêrin. Ji ber ramana guhertina trîodên valahiyê bi amplîfîkatorên zexm, Shockley pêşniyar kir ku di havîna 1945an de lêkolînên bingehîn li ser nîvconductoran werin kirin. Di nîvê duyemîn ê 1945an de, Bell Labs komeke lêkolînê ya fîzîka rewşa zexm bi serokatiya Shockley ava kir. Di vê komê de, ne tenê fîzîknas, lê di heman demê de endezyarên devreyê û kîmyager jî hene, di nav de Bardeen, fîzîknasekî teorîk, û Brattain, fîzîknasekî ceribandinî. Di Kanûna 1947an de, bûyerek ku ji hêla nifşên paşîn ve wekî qonaxek girîng hate hesibandin bi awayekî geş qewimî - Bardeen û Brattain bi serkeftî yekem transîstora xala germanyûmê ya cîhanê bi amplîfîkasyona niha îcad kirin.
Transîstora xala-têkiliyê ya yekem a Bardeen û Brattain
Piştî demek kurt, Shockley di sala 1948an de tranzîstora girêdana duqutbî îcad kir. Wî pêşniyar kir ku tranzîstor dikare ji du girêdanên pn pêk were, yek ber bi pêş ve û ya din jî ber bi paş ve, û di Hezîrana 1948an de patentek wergirt. Di sala 1949an de, wî teoriya berfireh a xebata tranzîstora girêdanê weşand. Zêdetirî du sal şûnda, zanyar û endezyarên li Bell Labs pêvajoyek pêş xistin da ku hilberîna girseyî ya tranzîstorên girêdanê bi dest bixin (qonaxa girîng di sala 1951an de), û serdemeke nû ya teknolojiya elektronîkî vekirin. Ji bo naskirina beşdariyên wan di îcadkirina tranzîstoran de, Shockley, Bardeen û Brattain bi hev re Xelata Nobelê ya Fîzîkê ya 1956an qezenc kirin.
Diyagrama avahîsaziyê ya hêsan a tranzîstora girêdana duqutbî ya NPN
Derbarê avahiya tranzîstorên girêdana duqutbî de, BJT-yên hevpar NPN û PNP ne. Avahiya navxweyî ya berfireh di wêneya jêrîn de tê nîşandan. Herêma nîvconductorê ya nepak a ku bi emitterê re têkildar e, herêma emitter e, ku xwedî rêjeyek dopîngê ya bilind e; herêma nîvconductorê ya nepak a ku bi bingehê re têkildar e, herêma bingehîn e, ku xwedî firehiyek pir zirav û rêjeyek dopîngê ya pir kêm e; herêma nîvconductorê ya nepak a ku bi kolektorê re têkildar e, herêma kolektor e, ku xwedî rûberek mezin û rêjeyek dopîngê ya pir kêm e.
Awantajên teknolojiya BJT leza bersiva bilind, transkonduktansa bilind (guhertinên voltaja têketinê bi guhertinên mezin ên herika derketinê re têkildar in), dengê kêm, rastbûna analog a bilind, û kapasîteya ajotina herika bihêz in; dezavantaj entegrasyona kêm (kûrahiya vertîkal bi mezinahiya lateral nayê kêmkirin) û xerckirina enerjiyê ya bilind in.
2. MOS
Transîstora Bandora Qada Nîvconductor a Oksîda Metalê (Metal Oxide Semiconductor FET), ango transîstorek bandora qadê ye ku guheztina kanala guhêrbar a nîvconductor (S) bi sepandina voltaja li ser deriyê qata metal (M-metal aluminum) û çavkaniyê bi rêya qata oksîdê (O-qata îzolekirinê SiO2) kontrol dike da ku bandora qada elektrîkê çêbike. Ji ber ku derî û çavkanî, û derî û drenaj ji hêla qata îzolekirinê ya SiO2 ve têne veqetandin, MOSFET jî wekî transîstora bandora qada deriyê îzolekirî tê binavkirin. Di sala 1962-an de, Bell Labs bi fermî pêşkeftina serketî ragihand, ku bû yek ji qonaxên herî girîng di dîroka pêşkeftina nîvconductor de û rasterast bingeha teknîkî ji bo hatina bîra nîvconductor danî.
MOSFET li gorî celebê kanala rêber dikare bibe kanala P û kanala N. Li gorî amplîtuda voltaja derî, ew dikare bibe du beş: celebê kêmkirinê - dema ku voltaja derî sifir be, di navbera rijandin û çavkaniyê de kanalek rêber heye; celebê zêdekirinê - ji bo cîhazên kanala N (P), kanalek rêber tenê dema ku voltaja derî ji sifir mezintir (kêmtir) be heye, û MOSFET-a hêzê bi giranî celebê zêdekirina kanala N ye.
Cûdahiyên sereke yên di navbera MOS û triode de ev xalên jêrîn dihewînin lê bi wan ve sînordar nînin:
-Trîod cîhazên duqutbî ne ji ber ku hem hilgirên piranî û hem jî yên hindikahî di heman demê de beşdarî guhêrbariyê dibin; di heman demê de MOS tenê elektrîkê bi rêya hilgirên piraniyê di nîvconductoran de diguhêze, û jê re tranzîstorek yekqutbî jî tê gotin.
-Trîod cîhazên bi herikîna kontrolkirî ne ku xerckirina enerjiyê nisbeten zêde ye; lê MOSFET cîhazên bi voltaja kontrolkirî ne ku xerckirina enerjiyê kêm e.
-Trîod xwedî berxwedaneke mezin a vekirinê ne, lê lûleyên MOS xwedî berxwedaneke piçûk in, tenê çend sed mîlîyom. Di cîhazên elektrîkê yên heyî de, lûleyên MOS bi gelemperî wekî guhêrbar têne bikar anîn, bi giranî ji ber ku karîgeriya MOS li gorî trîodan nisbeten bilind e.
-Trîod xwedî lêçûnek nisbeten bi avantaj in, û lûleyên MOS nisbeten biha ne.
-Îro, di piraniya senaryoyan de lûleyên MOS ji bo şûna trîyodan têne bikar anîn. Tenê di hin senaryoyên kêm-hêz an jî bêhesasiyeta hêzê de, em ê trîyodan bi berçavgirtina avantaja bihayê bikar bînin.
3. CMOS
Nîvconductorê Oksîda Metalê ya Temamker: Teknolojiya CMOS ji bo çêkirina cîhazên elektronîkî û devreyên mantiqî transistorên nîvconductorê yên oksîda metalê ya tîpa p û tîpa n (MOSFET) yên temamker bikar tîne. Wêneya jêrîn veguherînerek CMOS ya hevpar nîşan dide, ku ji bo veguherîna "1→0" an "0→1" tê bikar anîn.
Wêneya jêrîn xaçerêyek tîpîk a CMOS nîşan dide. Aliyê çepê NMS ye, û aliyê rastê PMOS e. Polên G yên her du MOS-an wekî têketinek deriyê hevpar bi hev ve girêdayî ne, û polên D wekî derketinek dravdana hevpar bi hev ve girêdayî ne. VDD bi çavkaniya PMOS ve girêdayî ye, û VSS bi çavkaniya NMOS ve girêdayî ye.
Di sala 1963an de, Wanlass û Sah ên ji Fairchild Semiconductor çerxa CMOS îcad kirin. Di sala 1968an de, Korporasyona Radyoya Amerîkî (RCA) yekem berhema çerxa entegre ya CMOS pêş xist, û ji wê demê ve, çerxa CMOS pêşkeftinek mezin bi dest xistiye. Awantajên wê xerckirina enerjiyê ya kêm û entegrasyona bilind in (pêvajoya STI/LOCOS dikare entegrasyonê bêtir baştir bike); dezavantaja wê hebûna bandora kilîtkirinê ye (alîkariya berevajî ya girêdana PN wekî îzolekirin di navbera lûleyên MOS de tê bikar anîn, û destwerdan dikare bi hêsanî çerxek pêşkeftî çêbike û çerxê bişewitîne).
4. DMOS
Nîvconductora Oksîda Metalê ya Duqat-Belavbûyî: Mîna avahiya cîhazên MOSFET-a asayî, ew jî xwedî çavkanî, avdan, derî û elektrodên din e, lê voltaja şikestina dawiya avdanê bilind e. Pêvajoya belavbûna duqat tê bikar anîn.
Wêneya li jêr xaçerêya DMOS-a standard a N-kanal nîşan dide. Ev celeb cîhaza DMOS bi gelemperî di sepanên guheztina aliyê nizm de tê bikar anîn, ku çavkaniya MOSFET-ê bi erdê ve girêdayî ye. Wekî din, DMOS-a P-kanal heye. Ev celeb cîhaza DMOS bi gelemperî di sepanên guheztina aliyê bilind de tê bikar anîn, ku çavkaniya MOSFET-ê bi voltaja erênî ve girêdayî ye. Mîna CMOS-ê, cîhazên DMOS-ê yên temamker MOSFET-ên N-kanal û P-kanal li ser heman çîpê bikar tînin da ku fonksiyonên guheztina temamker peyda bikin.
Li gorî rêça kanalê, DMOS dikare bibe du celeb, ango tranzîstora bandora zeviya nîvconductor a oksîda metal a ducarî ya belavbûyî ya vertîkal VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) û tranzîstora bandora zeviya nîvconductor a oksîda metal a ducarî ya belavbûyî ya lateral LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
Amûrên VDMOS bi kanalek vertîkal hatine sêwirandin. Li gorî amûrên DMOS yên alî, ew xwedî şiyana birêvebirina voltaja şikestinê û herikê ya bilindtir in, lê berxwedana vekirinê hîn jî nisbeten mezin e.
Amûrên LDMOS bi kanalek alî hatine sêwirandin û amûrên MOSFET-a hêza asîmetrîk in. Li gorî amûrên DMOS-a vertîkal, ew rê didin berxwedana vekirinê ya kêmtir û leza guheztinê ya bileztir.
Li gorî MOSFET-ên kevneşopî, DMOS xwedî kapasîteya bilindtir û berxwedana kêmtir e, ji ber vê yekê ew bi berfirehî di cîhazên elektronîkî yên hêza bilind de wekî guhêrbarên hêzê, amûrên hêzê û ajokarên wesayîtên elektrîkê tê bikar anîn.
5. BiCMOS
CMOS-a duqutbî teknolojiyek e ku CMOS û cîhazên duqutbî di heman demê de li ser heman çîpê entegre dike. Fikra wê ya bingehîn ew e ku cîhazên CMOS wekî çerxa yekîneya sereke bikar bîne, û cîhaz an çerxên duqutbî lê zêde bike ku tê de barên kapasîtîk ên mezin hewce ne ku werin ajotin. Ji ber vê yekê, çerxên BiCMOS xwedî avantajên entegrasyona bilind û xerckirina hêza kêm a çerxên CMOS, û avantajên leza bilind û şiyana ajotina herika bihêz a çerxên BJT ne.
Teknolojiya BiCMOS SiGe (silicon germanium) a STMicroelectronics beşên RF, analog û dîjîtal li ser yek çîpekê entegre dike, ku dikare hejmara pêkhateyên derveyî bi girîngî kêm bike û xerckirina enerjiyê baştir bike.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, ev teknoloji dikare cîhazên bipolar, CMOS û DMOS li ser heman çîpê çêbike, ku jê re pêvajoya BCD tê gotin, ku yekem car di sala 1986an de ji hêla STMicroelectronics (ST) ve bi serkeftî hate pêşve xistin.
Bipolar ji bo devreyên analog, CMOS ji bo devreyên dîjîtal û mentiqî, û DMOS ji bo cîhazên hêz û voltaja bilind guncaw e. BCD avantajên hersêyan li hev dicivîne. Piştî pêşkeftina berdewam, BCD bi berfirehî di hilberên di warên rêveberiya hêzê, bidestxistina daneyên analog û aktuatorên hêzê de tê bikar anîn. Li gorî malpera fermî ya ST, pêvajoya gihîştî ya ji bo BCD hîn jî li dora 100nm e, 90nm hîn jî di sêwirana prototîpê de ye, û teknolojiya 40nmBCD yek ji hilberên nifşê pêşerojê ye ku di bin pêşveçûnê de ye.
Dema weşandinê: Îlon-10-2024