Ewolucja MOSFET (tranzystor polowy metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowy) to proces pełen innowacji i przełomów, a jego rozwój można podsumować w następujących kluczowych etapach:
I. Wczesne koncepcje i poszukiwania
Proponowana koncepcja:Początki wynalazku MOSFET sięgają lat trzydziestych XIX wieku, kiedy niemiecki Lilienfeld wprowadził koncepcję tranzystora polowego. Jednak próby podjęte w tym okresie nie powiodły się w realizacji praktycznego MOSFET-u.
Wstępne badanie:Następnie Bell Labs of the Shaw Teki (Shockley) i inni również próbowali zbadać wynalezienie lamp z efektem polowym, ale to samo nie powiodło się. Jednak ich badania położyły podwaliny pod późniejszy rozwój MOSFET-u.
II. Narodziny i początkowy rozwój tranzystorów MOSFET
Kluczowy przełom:W 1960 roku Kahng i Atalla przypadkowo wynaleźli tranzystor polowy MOS (w skrócie tranzystor MOS) w procesie ulepszania wydajności tranzystorów bipolarnych za pomocą dwutlenku krzemu (SiO2). Wynalazek ten oznaczał formalne wejście tranzystorów MOSFET do branży produkcji układów scalonych.
Zwiększenie wydajności:Wraz z rozwojem technologii procesów półprzewodnikowych wydajność tranzystorów MOSFET stale się poprawia. Na przykład napięcie robocze wysokonapięciowego MOS może osiągnąć 1000 V, wartość rezystancji MOS o niskiej rezystancji wynosi tylko 1 om, a częstotliwość robocza waha się od prądu stałego do kilku megaherców.
III. Szerokie zastosowanie tranzystorów MOSFET i innowacji technologicznych
Szeroko stosowane:Tranzystory MOSFET są szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych, takich jak mikroprocesory, pamięci, obwody logiczne itp., ze względu na ich doskonałą wydajność. We współczesnych urządzeniach elektronicznych tranzystory MOSFET są jednym z niezbędnych elementów.
Innowacje technologiczne:Aby sprostać wymaganiom wyższych częstotliwości roboczych i wyższych poziomów mocy, firma IR opracowała pierwszy MOSFET mocy. następnie wprowadzono wiele nowych typów urządzeń mocy, takich jak IGBT, GTO, IPM itp., które są coraz szerzej stosowane w pokrewnych dziedzinach.
Innowacja materiałowa:Wraz z postępem technologii poszukuje się nowych materiałów do produkcji tranzystorów MOSFET; na przykład materiały z węglika krzemu (SiC) zaczynają przyciągać uwagę i badania ze względu na ich doskonałe właściwości fizyczne. Materiały SiC mają wyższą przewodność cieplną i zakazaną szerokość pasma w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami Si, co decyduje o ich doskonałych właściwościach, takich jak wysoka gęstość prądu, wysoka natężenie pola przebicia i wysoka temperatura robocza.
Po czwarte, najnowocześniejsza technologia i kierunek rozwoju MOSFET-u
Tranzystory z podwójną bramką:Próbuje się różnych technik wytwarzania tranzystorów z podwójną bramką w celu dalszej poprawy wydajności tranzystorów MOSFET. Tranzystory MOS z podwójną bramką mają lepszą kurczliwość w porównaniu z pojedynczą bramką, ale ich kurczliwość jest nadal ograniczona.
Efekt krótkiego rowu:Ważnym kierunkiem rozwoju tranzystorów MOSFET jest rozwiązanie problemu efektu krótkokanałowego. Efekt krótkiego kanału ograniczy dalszą poprawę wydajności urządzenia, dlatego konieczne jest przezwyciężenie tego problemu poprzez zmniejszenie głębokości złącza obszarów źródła i drenu oraz zastąpienie złączy PN źródła i drenu stykami metal-półprzewodnik.
Podsumowując, ewolucja tranzystorów MOSFET to proces od koncepcji do praktycznego zastosowania, od poprawy wydajności do innowacji technologicznych i od eksploracji materiałów do rozwoju najnowocześniejszej technologii. Dzięki ciągłemu rozwojowi nauki i technologii tranzystory MOSFET będą w przyszłości nadal odgrywać ważną rolę w przemyśle elektronicznym.
Czas publikacji: 28 września 2024 r
