BJT, CMOS, DMOS et aliae technologiae processus semiconductorum

Ad nostrum locum interretialem ad informationem de productis et consultationem te salutat.

Situs noster interretialis:https://www.vet-china.com/

 

Dum processus fabricationis semiconductorum pergunt progressus facere, clara sententia "Lex Moore" appellata per industriam circumfertur. A Gordono Moore, uno e conditoribus societatis Intel, anno 1965 proposita est. Eius principale argumentum est: numerus transistorum qui in circuitu integrato poni possunt circiter singulis 18 ad 24 mensibus duplicabitur. Haec lex non solum analysis et praedictio est de progressu industriae, sed etiam vis impulsiva ad progressionem processuum fabricationis semiconductorum - omnia fiunt ad transistores minore magnitudine et stabili effectu faciendos. Ab annis 1950 ad praesens, circiter 70 annos, in summa technologiae processus BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, et hybridae BiCMOS et BCD evolutae sunt.

 

1. Transformatio Bipolaris

Transistor iunctionis bipolaris (BJT), vulgo triodum appellatus. Fluxus electricitatis in transistore praecipue ex diffusione et motu fluctuationis vectorum ad iunctionem PN oritur. Cum fluxum et electronum et foraminum involvat, instrumentum bipolare appellatur.

Respicientes historiam originis suae. Ob notionem substituendi trioda vacui amplificatoribus solidis, Shockley aestate anni 1945 investigationem fundamentalem de semiconductoribus peragendam proposuit. In secunda parte anni 1945, Laboratoria Bell gregem investigationis physicae status solidi, cui Shockley praeerat, constituerunt. In hoc grege non solum physici, sed etiam ingeniarii circuitus et chemici erant, inter quos Bardeen, physicus theoreticus, et Brattain, physicus experimentalis. Mense Decembri anni 1947, res quae a posteris miliaris habebatur egregie accidit - Bardeen et Brattain primum transistor germanii punctualis contactus cum amplificatione currentis feliciter invenerunt.

DCXL (VIII)

Primus transistor contactus punctiformis Bardeen et Brattain

Paulo post, Shockley transistor iunctionis bipolaris anno 1948 invenit. Proposuit transistorem ex duabus iuncturis pn componi posse, una directe polarizata et altera inverse polarizata, et patentem mense Iunio 1948 obtinuit. Anno 1949, theoriam accuratam de functione transistoris iunctionis publicavit. Plus quam biennio post, scientifici et ingeniarii apud Bell Labs processum ad productionem magnam transistorum iunctionis (lapis miliaris anno 1951) perficiendam excogitaverunt, novam aetatem technologiae electronicae aperientes. Ob contributiones suas ad inventionem transistorum, Shockley, Bardeen et Brattain una Praemium Nobelianum Physicae anno 1956 vicerunt.

DCXL (1)

Schema structurae simplex transistoris iunctionis bipolaris NPN

De structura transistorum iunctionis bipolaris, BJT communes sunt NPN et PNP. Structura interna accurata in figura infra ostenditur. Regio impuritatum semiconductoris emittenti respondens est regio emittentis, quae magnam concentrationem doping habet; regio impuritatum semiconductoris basi respondens est regio basis, quae latitudinem tenuissimam et concentrationem doping humilem habet; regio impuritatum semiconductoris collectori respondens est regio collectoris, quae aream magnam et concentrationem doping humilem habet.

DCXL
Commoda technologiae BJT sunt celeritas responsionis alta, transconductantia magna (mutationes tensionis ingressus magnis mutationibus currentis egressus respondent), strepitus humilis, accuratio analogica alta, et facultas currentis impellendi valida; incommoda sunt integratio humilis (profunditas verticalis cum magnitudine laterali reduci non potest) et consumptio energiae magna.

 

2. MOS

Transistor Effectus Campi Semiconductoris Oxidi Metallici (FET Oxidi Metallici Semiconductoris), id est, transistor effectus campi qui commutationem canalis conductivi semiconductoris (S) moderatur applicando tensionem ad portam strati metallici (M - aluminii metallici) et fontis per stratum oxidi (O - stratum insulans SiO2) ad effectum campi electrici generandum. Cum porta et fons, et porta et drena stratum insulans SiO2 separantur, MOSFET etiam transistor effectus campi portae insulatae appellatur. Anno 1962, Laboratoria Bell publice evolutionem prosperam nuntiaverunt, quae unum ex maximis momenti lapidibus in historia evolutionis semiconductoris facta est et fundamentum technicum directe pro adventu memoriae semiconductoris iecit.

MOSFET, secundum genus canalis conductivi, in canales P et canales N dividi potest. Secundum amplitudinem tensionis portae, in haec duo dividi potest: genus depletionis - cum tensio portae nulla est, canalis conductivus inter drain et fontem est; genus amplificationis - in instrumentis canalis N (P), canalis conductivus tantum est cum tensio portae maior (minus) quam zero est; et MOSFET potentiae plerumque amplificationis canalis N est.

DCXL (2)

Inter praecipuas differentias inter MOS et triodum sunt, sed non his solum circumscribuntur, hae:

Trioda sunt instrumenta bipolaria quia et vectores maioritarii et minoritarii simul in conductione participant; dum MOS tantum per vectores maioritarii in semiconductoribus electricitatem conducit, et etiam transistor unipolaris appellatur.
Trioda sunt instrumenta currenti regulata cum consumptione potentiae relative magna; MOSFET autem sunt instrumenta tensione regulata cum consumptione potentiae parva.
Trioda magnam resistentiam in statu acti habent, dum tubi MOS parvam, paucarum tantum centenarum milliohmiarum, habent. In instrumentis electricis hodiernis, tubi MOS plerumque ut interruptores adhibentur, praecipue quia efficacia MOS relative alta est comparata cum triodis.
Trioda pretium relative commodum habent, tubi autem MOS relative cari sunt.
-Hodie, tubi MOS ad trioda substituenda in plerisque condicionibus adhibentur. Solum in quibusdam condicionibus parvae potentiae vel potentiae insensibilibus, trioda utemur, pretio commodo habita ratione.

3. CMOS

Oxidum Metallicum Semiconductor Complementarium: Technologia CMOS transistores oxydi metallici semiconductores (MOSFETs) complementarios typi p et typi n ad fabricanda instrumenta electronica et circuitus logicos adhibet. Figura sequens inversorem CMOS communem ostendit, qui ad conversionem "1→0" vel "0→1" adhibetur.

DCXL (III)

Figura sequens typicam sectionem transversalem CMOS ostendit. Latus sinistrum est NMS, latus dextrum est PMOS. Poli G duorum MOS inter se connecti sunt ut communis introitus portae, et poli D inter se connecti sunt ut communis exitus dreni. VDD cum fonte PMOS connectus est, et VSS cum fonte NMOS connectus est.

DCXL (4)

Anno MCMLXIII, Wanlass et Sah societatis Fairchild Semiconductor circuitum CMOS invenerunt. Anno MCMLXVIII, Societas Radiophonica Americana (RCA) primum circuitum integratum CMOS elaboravit, et ex eo tempore circuitus CMOS magnum progressum consecutus est. Commoda eius sunt parva energiae consumptio et alta integratio (processus STI/LOCOS integrationem ulterius emendare potest); incommodum est effectus clausurae (polarizatio inversa iuncturae PN ut separatio inter tubos MOS adhibetur, et interferentia facile ansa amplificata formare et circuitum comburere potest).

 

4. DMOS

Semiconductor Oxidi Metallici Dupliciter Diffusus: Similis structurae instrumentorum MOSFET ordinariorum, etiam fontem, drenagium, portam, aliasque electrodas habet, sed tensio disruptionis extremitatis drenagii alta est. Processus dupliciter diffusus adhibetur.

Figura infra sectionem transversalem DMOS canalis N ordinarii ostendit. Hoc genus instrumenti DMOS plerumque in applicationibus commutationis lateris inferioris adhibetur, ubi fons MOSFET cum terra connectitur. Praeterea, DMOS canalis P exstat. Hoc genus instrumenti DMOS plerumque in applicationibus commutationis lateris superioris adhibetur, ubi fons MOSFET cum tensione positiva connectitur. Similiter ac CMOS, instrumenta DMOS complementaria MOSFET canalis N et canalis P in eodem fragmento utuntur ad functiones commutationis complementarias praebendas.

DCXL (VI)

Pro directione canalis, DMOS in duo genera dividi potest, nempe VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) transistor effectus campi metallici semiconductoris dupliciter diffusus verticalis et LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) transistor effectus campi metallici semiconductoris dupliciter diffusus lateralis.

Instrumenta VDMOS canali verticali designantur. Comparata cum instrumentis DMOS lateralibus, maiorem facultatem tractandi tensionem disruptivam et currentem habent, sed resistentia in statu conductionis adhuc relative magna est.

DCXL (VII)

Instrumenta LDMOS cum canali laterali designantur et sunt instrumenta MOSFET potentiae asymmetrica. Comparata cum instrumentis DMOS verticalibus, resistentiam in statu acti inferiorem et celeritates commutationis celeriores permittunt.

DCXL (V)

Comparatus cum MOSFETs traditis, DMOS maiorem capacitatem in statu acti et minorem resistentiam habet, itaque late adhibetur in instrumentis electronicis magnae potentiae, ut commutatoribus potentiae, instrumentis potentiae et impulsionibus vehiculorum electricorum.

 

5. BiCMOS

CMOS bipolaris est technologia quae machinas CMOS et bipolares in eodem circuitu integrat. Eius idea fundamentalis est machinas CMOS ut circuitum unitarium principalem adhibere, et machinas bipolares vel circuitus addere ubi magnae onera capacitiva impellenda requiruntur. Ergo, circuiti BiCMOS commoda habent integrationis altae et consumptionis potentiae humilis circuitorum CMOS, et commoda celeritatis altae et facultatis impellendi currentem validam circuitorum BJT.

DCXL

Technologia BiCMOS SiGe (silico-germanio) societatis STMicroelectronics partes RF, analogas et digitales in uno microplaculo integrat, quod numerum partium externarum insigniter reducere et consumptionem energiae optimizare potest.

 

6. BCD

Bipolar-CMOS-DMOS, haec technologia machinas bipolares, CMOS et DMOS in eodem microplagulae creare potest, processus BCD appellatus, qui primum a STMicroelectronics (ST) anno 1986 feliciter elaboratus est.

DCXL (1)

Bipolaris circuitibus analogicis, CMOS circuitibus digitalibus et logicis, DMOS autem machinis potentiae et altae tensionis aptus est. BCD trium horum commoda coniungit. Post continuam emendationem, BCD late in productis in campis administrationis potentiae, acquisitionis datorum analogicorum, et actuatorum potentiae adhibetur. Secundum situm interretialem officialem ST, processus maturus pro BCD adhuc circa 100nm est, 90nm adhuc in prototypo designato est, et technologia 40nmBCD ad producta novae generationis sub evolutione pertinet.

 


Tempus publicationis: X Septembris, MMXXIV
Colloquium WhatsApp Interretiale!