Добродошли на наш веб-сајт за информације о производима и консултације.
Наш веб-сајт:хттпс://ввв.вет-цхина.цом/
Како процеси производње полупроводника настављају да праве продоре, у индустрији кружи позната изјава под називом „Муров закон“. Њу је предложио Гордон Мур, један од оснивача компаније Интел, 1965. године. Њен основни садржај је: број транзистора који се могу сместити на интегрисано коло удвостручује се отприлике сваких 18 до 24 месеца. Овај закон није само анализа и предвиђање тренда развоја индустрије, већ и покретачка снага за развој процеса производње полупроводника - све је усмерено на прављење транзистора мање величине и стабилних перформанси. Од 1950-их до данас, око 70 година, развијене су укупно BJT, MOSFET, CMOS, DMOS и хибридне BiCMOS и BCD процесне технологије.
1. БЈТ
Биполарни спојни транзистор (BJT), познатији као триода. Проток наелектрисања у транзистору је углавном последица дифузије и дрифт кретања носилаца на PN споју. Пошто укључује ток и електрона и шупљина, назива се биполарни уређај.
Осврћући се на историју његовог настанка. Због идеје о замени вакуумских триода чврстим појачавачима, Шокли је лета 1945. године предложио да се спроведу основна истраживања полупроводника. У другој половини 1945. године, Белове лабораторије су основале истраживачку групу за физику чврстог стања на челу са Шоклијем. У овој групи нису били само физичари, већ и инжењери кола и хемичари, укључујући Бардина, теоријског физичара, и Братејна, експерименталног физичара. У децембру 1947. године, догађај који су касније генерације сматрале прекретницом догодио се бриљантно - Бардин и Братејн су успешно изумели први германијумски транзистор са тачкастим контактом и струјним појачавањем.
Бардинов и Братенов први транзистор са тачкастим контактом
Убрзо након тога, Шокли је 1948. године изумео биполарни спојни транзистор. Предложио је да транзистор може бити састављен од два pn споја, једног поларизованог у праву и другог поларизованог у обрнуту страну, и добио је патент у јуну 1948. Године 1949. објавио је детаљну теорију рада спојног транзистора. Више од две године касније, научници и инжењери у Беловим лабораторијама развили су процес за постизање масовне производње спојних транзистора (прекретница 1951. године), отварајући нову еру електронске технологије. У знак признања за њихов допринос проналаску транзистора, Шокли, Бардин и Братејн су заједно освојили Нобелову награду за физику 1956. године.
Једноставан структурни дијаграм NPN биполарног спојног транзистора
Што се тиче структуре биполарних спојних транзистора, уобичајени БЈТ-ови су NPN и PNP. Детаљна унутрашња структура је приказана на слици испод. Област нечистоће полупроводника која одговара емитеру је област емитера, која има високу концентрацију допирања; област нечистоће полупроводника која одговара бази је област базе, која има веома танку ширину и веома ниску концентрацију допирања; област нечистоће полупроводника која одговара колектору је област колектора, која има велику површину и веома ниску концентрацију допирања.
Предности БЈТ технологије су велика брзина одзива, висока транскондуктанција (промене улазног напона одговарају великим променама излазне струје), низак шум, висока аналогна тачност и могућност јаког управљања струјом; недостаци су ниска интеграција (вертикална дубина се не може смањити са бочном величином) и велика потрошња енергије.
2. МОС
Метал-оксид-полупроводнички транзистор са ефектом поља (Metal Oxide Semiconductor FET), односно транзистор са ефектом поља који контролише прекидач проводног канала полупроводника (S) применом напона на капију металног слоја (M - метал алуминијум) и извор кроз оксидни слој (O - изолациони слој SiO2) како би се генерисао ефекат електричног поља. Пошто су капија и извор, као и капија и одвод изоловани изолационим слојем SiO2, MOSFET се назива и транзистор са ефектом поља са изолованом капијом. Године 1962, Bell Labs је званично објавио успешан развој, који је постао једна од најважнијих прекретница у историји развоја полупроводника и директно поставио техничку основу за појаву полупроводничке меморије.
MOSFET се може поделити на P канал и N канал према типу проводног канала. Према амплитуди напона на капији, може се поделити на: тип осиромашења - када је напон капије нула, постоји проводни канал између одвода и извора; тип побољшања - код N (P) канала, постоји проводни канал само када је напон капије већи (мањи од) нуле, а енергетски MOSFET је углавном N канал типа побољшања.
Главне разлике између МОС-а и триоде укључују, али нису ограничене на следеће тачке:
Триоде су биполарни уређаји јер и већински и мањински носиоци истовремено учествују у проводљивости; док МОС проводи електрицитет само кроз већински носиоце у полупроводницима, па се назива и униполарни транзистор.
Триоде су струјно контролисани уређаји са релативно великом потрошњом енергије; док су MOSFET-ови напонски контролисани уређаји са малом потрошњом енергије.
-Триоде имају велики отпор у укљученом стању, док МОС цеви имају мали отпор у укљученом стању, само неколико стотина милиома. У савременим електричним уређајима, МОС цеви се генерално користе као прекидачи, углавном зато што је ефикасност МОС цеви релативно висока у поређењу са триодама.
-Триоде имају релативно повољну цену, а МОС цеви су релативно скупе.
-Данас се МОС цеви користе за замену триода у већини сценарија. Само у неким сценаријима мале снаге или неосетљивим на снагу, користићемо триоде имајући у виду ценовну предност.
3. ЦМОС
Комплементарни метал-оксид-полупроводник: CMOS технологија користи комплементарне метал-оксид-полупроводничке транзисторе (MOSFET) p-типа и n-типа за изградњу електронских уређаја и логичких кола. Следећа слика приказује уобичајени CMOS инвертор, који се користи за конверзију „1→0“ или „0→1“.
Следећа слика је типичан попречни пресек CMOS транзистора. Лева страна је NMS, а десна страна је PMOS. G полови два MOS транзистора су повезани заједно као заједнички улаз капије, а D полови су повезани заједно као заједнички излаз одвода. VDD је повезан са извором PMOS транзистора, а VSS је повезан са извором NMOS транзистора.
Године 1963, Ванлас и Сах из компаније Fairchild Semiconductor изумели су CMOS коло. Године 1968, Америчка радио корпорација (RCA) развила је први CMOS интегрисани коло, и од тада је CMOS коло постигло велики развој. Његове предности су мала потрошња енергије и висока интеграција (STI/LOCOS процес може додатно побољшати интеграцију); његов недостатак је постојање ефекта закључавања (обрнута преднапонска напон PN споја се користи као изолација између MOS цеви, а сметње могу лако формирати појачану петљу и запалити коло).
4. ДМОС
Двоструко дифузовани метал-оксидни полупроводник: Слично структури обичних MOSFET уређаја, такође има извор, одвод, капију и друге електроде, али је пробојни напон одвода висок. Користи се процес двоструке дифузије.
Доња слика приказује попречни пресек стандардног N-каналног DMOS уређаја. Ова врста DMOS уређаја се обично користи у апликацијама са прекидањем на ниској страни, где је извор MOSFET-а повезан са земљом. Поред тога, постоји и P-канални DMOS. Ова врста DMOS уређаја се обично користи у апликацијама са прекидањем на високој страни, где је извор MOSFET-а повезан са позитивним напоном. Слично CMOS-у, комплементарни DMOS уређаји користе N-каналне и P-каналне MOSFET-ове на истом чипу како би обезбедили комплементарне функције прекидача.
У зависности од правца канала, DMOS се може поделити на два типа, наиме вертикални двоструко дифузни метал-оксид-полупроводнички транзистор са ефектом поља VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) и латерални двоструко дифузни метал-оксид-полупроводнички транзистор са ефектом поља LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
VDMOS уређаји су дизајнирани са вертикалним каналом. У поређењу са латералним DMOS уређајима, имају већи пробојни напон и могућности руковања струјом, али је отпорност укљученог стања и даље релативно велика.
LDMOS уређаји су дизајнирани са бочним каналом и представљају асиметричне MOSFET уређаје снаге. У поређењу са вертикалним DMOS уређајима, они омогућавају мањи отпор укљученог стања и веће брзине пребацивања.
У поређењу са традиционалним MOSFET-овима, DMOS има већи капацитет укљученог сигнала и нижи отпор, па се широко користи у електронским уређајима велике снаге као што су прекидачи за напајање, електрични алати и погони електричних возила.
5. BiCMOS
Биполарни CMOS је технологија која интегрише CMOS и биполарне уређаје на истом чипу истовремено. Њена основна идеја је да се користе CMOS уређаји као главно коло јединице, а да се додају биполарни уређаји или кола тамо где је потребно покретање великих капацитивних оптерећења. Стога, BiCMOS кола имају предности високе интеграције и мале потрошње енергије CMOS кола, као и предности велике брзине и могућности покретања јаке струје BJT кола.
STMicroelectronics-ова BiCMOS SiGe (силицијум германијум) технологија интегрише РФ, аналогне и дигиталне делове на једном чипу, што може значајно смањити број спољних компоненти и оптимизовати потрошњу енергије.
6. БЦД
Биполарни-CMOS-DMOS, ова технологија може да направи биполарне, CMOS и DMOS уређаје на истом чипу, названа BCD процес, који је први пут успешно развила компанија STMicroelectronics (ST) 1986. године.
Биполарни је погодан за аналогна кола, CMOS је погодан за дигитална и логичка кола, а DMOS је погодан за уређаје за напајање и висок напон. BCD комбинује предности сва три. Након континуираног побољшања, BCD се широко користи у производима у областима управљања напајањем, аквизиције аналогних података и актуатора напајања. Према званичној веб страници ST-а, зрели процес за BCD је и даље око 100nm, 90nm је још увек у дизајну прототипа, а 40nmBCD технологија припада производима следеће генерације који су у развоју.
Време објаве: 10. септембар 2024.