Karibu kwenye tovuti yetu kwa taarifa na ushauri kuhusu bidhaa.
Tovuti yetu:https://www.vet-china.com/
Huku michakato ya utengenezaji wa semiconductor ikiendelea kupata mafanikio, kauli maarufu inayoitwa "Sheria ya Moore" imekuwa ikisambaa katika tasnia. Ilipendekezwa na Gordon Moore, mmoja wa waanzilishi wa Intel, mnamo 1965. Maudhui yake ya msingi ni: idadi ya transistors zinazoweza kuwekwa kwenye saketi iliyounganishwa itaongezeka mara mbili takriban kila baada ya miezi 18 hadi 24. Sheria hii si tu uchambuzi na utabiri wa mwenendo wa maendeleo ya tasnia, lakini pia ni nguvu inayoendesha maendeleo ya michakato ya utengenezaji wa semiconductor - kila kitu ni kutengeneza transistors zenye ukubwa mdogo na utendaji thabiti. Kuanzia miaka ya 1950 hadi sasa, takriban miaka 70, jumla ya teknolojia za mchakato wa BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, na mseto wa BiCMOS na BCD zimetengenezwa.
1. BJT
Transista ya makutano ya bipolar (BJT), inayojulikana kama triode. Mtiririko wa chaji katika transista husababishwa hasa na mtawanyiko na mwendo wa kuteleza wa wabebaji kwenye makutano ya PN. Kwa kuwa inahusisha mtiririko wa elektroni na mashimo, inaitwa kifaa cha bipolar.
Tukiangalia historia ya kuzaliwa kwake. Kwa sababu ya wazo la kubadilisha triodi za utupu na vikuza sauti imara, Shockley alipendekeza kufanya utafiti wa msingi kuhusu semiconductors katika msimu wa joto wa 1945. Katika nusu ya pili ya 1945, Bell Labs ilianzisha kikundi cha utafiti wa fizikia cha hali-thabiti kinachoongozwa na Shockley. Katika kundi hili, sio tu wanafizikia, lakini pia wahandisi wa saketi na wanakemia, akiwemo Bardeen, mwanafizikia wa kinadharia, na Brattain, mwanafizikia wa majaribio. Mnamo Desemba 1947, tukio ambalo lilichukuliwa kuwa hatua muhimu na vizazi vilivyofuata lilitokea kwa uzuri sana - Bardeen na Brattain walifanikiwa kuvumbua transistor ya kwanza ya germanium point-contact transistor duniani yenye ukuzaji wa mkondo.
Transistor ya kwanza ya Bardeen na Brattain ya mguso wa ncha
Muda mfupi baadaye, Shockley alivumbua transista ya makutano ya bipolar mnamo 1948. Alipendekeza kwamba transista inaweza kutengenezwa na makutano mawili ya pn, moja ikiwa na upendeleo wa mbele na nyingine ikiwa na upendeleo wa kinyume, na akapata hati miliki mnamo Juni 1948. Mnamo 1949, alichapisha nadharia ya kina ya utendaji kazi wa transista ya makutano. Zaidi ya miaka miwili baadaye, wanasayansi na wahandisi katika Bell Labs waliunda mchakato wa kufikia uzalishaji mkubwa wa transista za makutano (hatua muhimu mnamo 1951), na kufungua enzi mpya ya teknolojia ya kielektroniki. Kwa kutambua michango yao katika uvumbuzi wa transista, Shockley, Bardeen na Brattain kwa pamoja walishinda Tuzo ya Nobel ya Fizikia ya 1956.
Mchoro rahisi wa kimuundo wa transista ya makutano ya bipolar ya NPN
Kuhusu muundo wa transistors za makutano ya bipolar, BJT za kawaida ni NPN na PNP. Muundo wa ndani wa kina unaonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Eneo la nusu-sekunde ya uchafu linalolingana na mtoaji ni eneo la mtoaji, ambalo lina kiwango cha juu cha doping; eneo la nusu-sekunde ya uchafu linalolingana na msingi ni eneo la msingi, ambalo lina upana mwembamba sana na kiwango cha chini sana cha doping; eneo la nusu-sekunde ya uchafu linalolingana na mkusanyaji ni eneo la mkusanyaji, ambalo lina eneo kubwa na kiwango cha chini sana cha doping.
Faida za teknolojia ya BJT ni kasi ya juu ya mwitikio, upitishaji wa juu wa umeme (mabadiliko ya volteji ya kuingiza yanahusiana na mabadiliko makubwa ya mkondo wa kutoa), kelele ya chini, usahihi wa juu wa analogi, na uwezo mkubwa wa kuendesha mkondo wa umeme; hasara ni muunganisho mdogo (kina cha wima hakiwezi kupunguzwa kwa ukubwa wa pembeni) na matumizi ya juu ya nguvu.
2. MOS
Transistor ya Athari ya Uwandani ya Oksidi ya Metali (FET ya Semiconductor ya Oksidi ya Metali), yaani, transistor ya athari ya uwanjani inayodhibiti swichi ya chaneli ya upitishaji ya semiconductor (S) kwa kutumia volteji kwenye lango la safu ya chuma (alumini ya chuma ya M-M) na chanzo kupitia safu ya oksidi (safu ya kuhami O-SiO2) ili kutoa athari ya uwanja wa umeme. Kwa kuwa lango na chanzo, na lango na mfereji wa maji vimetengwa na safu ya kuhami ya SiO2, MOSFET pia huitwa transistor ya athari ya uwanjani ya lango iliyohamishwa. Mnamo 1962, Bell Labs ilitangaza rasmi maendeleo yaliyofanikiwa, ambayo yakawa moja ya hatua muhimu zaidi katika historia ya maendeleo ya semiconductor na moja kwa moja iliweka msingi wa kiufundi kwa ujio wa kumbukumbu ya semiconductor.
MOSFET inaweza kugawanywa katika chaneli ya P na chaneli ya N kulingana na aina ya chaneli ya upitishaji umeme. Kulingana na amplitude ya volteji ya lango, inaweza kugawanywa katika: aina ya kupungua - wakati volteji ya lango ni sifuri, kuna chaneli ya upitishaji umeme kati ya mfereji wa maji na chanzo; aina ya uboreshaji - kwa vifaa vya chaneli ya N (P), kuna chaneli ya upitishaji umeme tu wakati volteji ya lango ni kubwa kuliko (chini ya) sifuri, na nguvu ya MOSFET ni aina ya uboreshaji wa chaneli ya N hasa.
Tofauti kuu kati ya MOS na triode ni pamoja na lakini sio tu kwa pointi zifuatazo:
-Triode ni vifaa vya bipolar kwa sababu vibebaji vya wengi na wachache hushiriki katika upitishaji kwa wakati mmoja; huku MOS ikiendesha umeme kupitia vibebaji vya wengi katika semiconductors pekee, na pia huitwa transistor ya unipolar.
-Triode ni vifaa vinavyodhibitiwa na mkondo wa sasa vyenye matumizi ya juu ya nguvu; huku MOSFET zikiwa vifaa vinavyodhibitiwa na volteji vyenye matumizi ya chini ya nguvu.
-Triodi zina upinzani mkubwa wa umeme, huku mirija ya MOS ikiwa na upinzani mdogo wa umeme, miliohimu mia chache tu. Katika vifaa vya umeme vya sasa, mirija ya MOS kwa ujumla hutumika kama swichi, hasa kwa sababu ufanisi wa MOS ni wa juu ikilinganishwa na triodi.
-Triodi zina gharama nzuri kiasi, na mirija ya MOS ni ghali kiasi.
-Siku hizi, mirija ya MOS hutumika kuchukua nafasi ya triode katika hali nyingi. Ni katika hali zingine zenye nguvu ndogo au zisizojali nguvu pekee, tutatumia triode tukizingatia faida ya bei.
3. CMOS
Kinundu cha Oksidi ya Chuma Kinachosaidia: Teknolojia ya CMOS hutumia transistors za semiconductor za oksidi ya chuma za aina ya p na n (MOSFET) zinazosaidiana ili kujenga vifaa vya kielektroniki na saketi za mantiki. Mchoro ufuatao unaonyesha kibadilishaji cha kawaida cha CMOS, ambacho hutumika kwa ubadilishaji wa "1→0" au "0→1".
Mchoro ufuatao ni sehemu ya kawaida ya CMOS. Upande wa kushoto ni NMS, na upande wa kulia ni PMOS. Nguzo za G za MOS mbili zimeunganishwa pamoja kama pembejeo ya lango la kawaida, na nguzo za D zimeunganishwa pamoja kama matokeo ya kawaida ya mifereji ya maji. VDD imeunganishwa na chanzo cha PMOS, na VSS imeunganishwa na chanzo cha NMOS.
Mnamo 1963, Wanlass na Sah wa Fairchild Semiconductor walivumbua saketi ya CMOS. Mnamo 1968, Shirika la Redio la Marekani (RCA) lilitengeneza bidhaa ya kwanza ya saketi jumuishi ya CMOS, na tangu wakati huo, saketi ya CMOS imepata maendeleo makubwa. Faida zake ni matumizi ya chini ya nguvu na ujumuishaji mkubwa (mchakato wa STI/LOCOS unaweza kuboresha zaidi ujumuishaji); hasara yake ni kuwepo kwa athari ya kufuli (upendeleo wa kinyume wa makutano ya PN hutumika kama kutengwa kati ya mirija ya MOS, na kuingiliwa kunaweza kuunda kitanzi kilichoimarishwa na kuchoma saketi kwa urahisi).
4. DMOS
Semiconductor ya Oksidi ya Metali Iliyotawanywa Mara Mbili: Sawa na muundo wa vifaa vya kawaida vya MOSFET, pia ina chanzo, mfereji, lango na elektrodi zingine, lakini voltage ya kuvunjika kwa mwisho wa mfereji ni kubwa. Mchakato wa kutawanywa mara mbili hutumiwa.
Mchoro ulio hapa chini unaonyesha sehemu mtambuka ya DMOS ya kawaida ya N-channel. Aina hii ya kifaa cha DMOS kwa kawaida hutumika katika programu za kubadili upande wa chini, ambapo chanzo cha MOSFET kimeunganishwa ardhini. Zaidi ya hayo, kuna DMOS ya P-channel. Aina hii ya kifaa cha DMOS kwa kawaida hutumika katika programu za kubadili upande wa juu, ambapo chanzo cha MOSFET kimeunganishwa na volteji chanya. Sawa na CMOS, vifaa vya DMOS vinavyosaidiana hutumia MOSFET za N-channel na P-channel kwenye chipu moja ili kutoa kazi za kubadili zinazosaidiana.
Kulingana na mwelekeo wa mfereji, DMOS inaweza kugawanywa katika aina mbili, yaani transistor ya athari ya uwanja wa semiconductor ya oksidi ya chuma iliyotawanywa mara mbili wima VDMOS (MOSFET ya Wima Iliyotawanywa Mara Mbili) na transistor ya athari ya uwanja wa athari ya uwanja wa semiconductor ya oksidi ya chuma iliyotawanywa mara mbili upande wa pembeni LDMOS (MOSFET ya Wima Iliyotawanywa Mara Mbili upande wa pembeni).
Vifaa vya VDMOS vimeundwa kwa njia ya wima. Ikilinganishwa na vifaa vya DMOS vya pembeni, vina volteji ya juu ya kuvunjika na uwezo wa kushughulikia mkondo, lakini upinzani wa kuwaka bado ni mkubwa kiasi.
Vifaa vya LDMOS vimeundwa kwa njia ya pembeni na ni vifaa vya MOSFET vyenye nguvu isiyo na ulinganifu. Ikilinganishwa na vifaa vya DMOS wima, huruhusu upinzani mdogo na kasi ya haraka ya kubadili.
Ikilinganishwa na MOSFET za kitamaduni, DMOS ina uwezo mkubwa wa kuwaka na upinzani mdogo, kwa hivyo hutumika sana katika vifaa vya kielektroniki vyenye nguvu nyingi kama vile swichi za umeme, zana za umeme na viendeshi vya magari vya umeme.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS ni teknolojia inayounganisha CMOS na vifaa vya bipolar kwenye chipu moja kwa wakati mmoja. Wazo lake la msingi ni kutumia vifaa vya CMOS kama saketi kuu ya kitengo, na kuongeza vifaa vya bipolar au saketi ambapo mizigo mikubwa ya capacitive inahitajika kuendeshwa. Kwa hivyo, saketi za BiCMOS zina faida za ujumuishaji mkubwa na matumizi ya chini ya nguvu ya saketi za CMOS, na faida za uwezo wa kuendesha kasi ya juu na nguvu ya mkondo wa saketi za BJT.
Teknolojia ya STMicroelectronics ya BiCMOS SiGe (silicon germanium) huunganisha sehemu za RF, analogi na kidijitali kwenye chipu moja, ambayo inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa idadi ya vipengele vya nje na kuboresha matumizi ya nguvu.
6. BCD
Teknolojia hii inaweza kutengeneza vifaa vya bipolar, CMOS na DMOS kwenye chipu moja, inayoitwa mchakato wa BCD, ambao ulitengenezwa kwa mafanikio kwa mara ya kwanza na STMicroelectronics (ST) mnamo 1986.
Bipolar inafaa kwa saketi za analogi, CMOS inafaa kwa saketi za kidijitali na mantiki, na DMOS inafaa kwa vifaa vya umeme na volteji ya juu. BCD inachanganya faida za hizo tatu. Baada ya uboreshaji endelevu, BCD inatumika sana katika bidhaa katika nyanja za usimamizi wa umeme, upatikanaji wa data ya analogi na viendeshaji vya umeme. Kulingana na tovuti rasmi ya ST, mchakato uliokomaa wa BCD bado ni karibu 100nm, 90nm bado iko katika muundo wa mifano, na teknolojia ya 40nmBCD ni ya bidhaa zake za kizazi kijacho zinazoendelea kutengenezwa.
Muda wa chapisho: Septemba 10-2024