Еволюція MOSFET (метал-оксид-напівпровідниковий польовий транзистор) — це процес, сповнений інновацій і проривів, і його розвиток можна узагальнити в наступні ключові етапи:
I. Ранні концепції та дослідження
Запропонована концепція:Винахід МОП-транзистора можна віднести до 1830-х років, коли німець Лілієнфельд представив концепцію польового транзистора. Однак спроби в цей період не привели до реалізації практичного MOSFET.
Попереднє дослідження:Згодом лабораторії Белла з Шоу Текі (Шоклі) та інші також намагалися вивчити винайдення ламп з ефектом поля, але вони не досягли успіху. Однак їхні дослідження заклали основу для подальшого розвитку MOSFET.
II. Народження та початковий розвиток MOSFET
Ключовий прорив:У 1960 році Кан і Аталла випадково винайшли польовий МОП-транзистор (скорочено МОП-транзистор) у процесі покращення продуктивності біполярних транзисторів за допомогою діоксиду кремнію (SiO2). Цей винахід ознаменував офіційний вихід МОП-транзисторів у промисловість виробництва інтегральних схем.
Підвищення продуктивності:З розвитком напівпровідникових технологій продуктивність МОП-транзисторів продовжує покращуватися. Наприклад, робоча напруга силового MOS високої напруги може досягати 1000 В, значення опору MOS з низьким опором увімкнення становить лише 1 Ом, а робоча частота коливається від постійного струму до кількох мегагерц.
III. Широке застосування MOSFET і технологічні інновації
Широко використовуються:МОП-транзистори широко використовуються в різних електронних пристроях, таких як мікропроцесори, пам’ять, логічні схеми тощо, завдяки їхнім чудовим характеристикам. У сучасних електронних пристроях MOSFET є одним з незамінних компонентів.
Технологічні інновації:Щоб відповідати вимогам вищих робочих частот і вищих рівнів потужності, IR розробила перший потужний MOSFET. згодом було представлено багато нових типів силових пристроїв, таких як IGBT, GTO, IPM тощо, які все ширше використовуються у суміжних областях.
Матеріальні інновації:З розвитком технологій досліджуються нові матеріали для виготовлення MOSFET; наприклад, матеріали з карбіду кремнію (SiC) починають привертати увагу та досліджувати завдяки своїм чудовим фізичним властивостям. Матеріали SiC мають вищу теплопровідність і заборонену ширину смуги порівняно зі звичайними SiC матеріалами, що визначає їхні чудові властивості, такі як висока щільність струму, висока напруженість поля пробою та висока робоча температура.
По-четверте, передова технологія MOSFET і напрям розвитку
Транзистори з подвійним затвором:Випробовуються різні методи виготовлення транзисторів з подвійним затвором для подальшого покращення продуктивності MOSFET. МОП-транзистори з двома затворами мають кращу здатність до усадки порівняно з однозатворними, але їхня здатність до усадки все ще обмежена.
Ефект короткого тренча:Важливим напрямком розвитку MOSFET є вирішення проблеми ефекту короткого каналу. Ефект короткого каналу обмежить подальше поліпшення продуктивності пристрою, тому необхідно подолати цю проблему шляхом зменшення глибини з’єднання областей витоку та стоку та заміни PN-переходів витоку та стоку на контакти метал-напівпровідник.
Таким чином, еволюція МОП-транзисторів — це процес від концепції до практичного застосування, від підвищення продуктивності до технологічних інновацій і від дослідження матеріалів до розробки передових технологій. З безперервним розвитком науки і техніки MOSFET продовжуватимуть відігравати важливу роль в електронній промисловості в майбутньому.
Час публікації: 28 вересня 2024 р
