Ali ste vedeli za razvoj MOSFET-a?

Razvoj MOSFET (metal-oksid-polprevodniški polprevodniški tranzistor) je proces, poln inovacij in prebojev, njegov razvoj pa lahko povzamemo v naslednjih ključnih fazah:

I. Zgodnji pojmi in raziskovanja

Predlagani koncept:Izum MOSFET-a lahko zasledimo že v tridesetih letih 19. stoletja, ko je koncept poljskega tranzistorja uvedel Nemec Lilienfeld. Vendar pa poskusi v tem obdobju niso uspeli realizirati praktičnega MOSFET-a.

Predhodna študija:Pozneje so Bell Labs iz Shawa Tekija (Shockley) in drugi prav tako poskušali preučiti izum elektronk za efekt polja, vendar jim to ni uspelo. Vendar so njihove raziskave postavile temelje za poznejši razvoj MOSFET-a.

II. Rojstvo in začetni razvoj MOSFET-ov

Ključni preboj:Leta 1960 sta Kahng in Atalla v procesu izboljšanja delovanja bipolarnih tranzistorjev s silicijevim dioksidom (SiO2) po naključju izumila tranzistor z efektom polja MOS (na kratko MOS tranzistor). Ta izum je zaznamoval uradni vstop MOSFET-jev v industrijo proizvodnje integriranih vezij.

Izboljšanje zmogljivosti:Z razvojem polprevodniške procesne tehnologije se zmogljivost MOSFET-jev še naprej izboljšuje. Na primer, delovna napetost visokonapetostnega močnostnega MOS lahko doseže 1000 V, vrednost upora nizkoupornega MOS je samo 1 ohm, delovna frekvenca pa se giblje od DC do nekaj megahercev.

III. Široka uporaba MOSFET-jev in tehnološke inovacije

Široko uporabljen:MOSFET-ji se pogosto uporabljajo v različnih elektronskih napravah, kot so mikroprocesorji, pomnilniki, logična vezja itd., zaradi svojih odličnih zmogljivosti. V sodobnih elektronskih napravah so MOSFETi ena izmed nepogrešljivih komponent.

Tehnološke inovacije:Da bi izpolnili zahteve višjih delovnih frekvenc in višjih ravni moči, je IR razvil prvi močnostni MOSFET. nato je bilo uvedenih veliko novih tipov napajalnih naprav, kot so IGBT, GTO, IPM itd., ki se vedno bolj uporabljajo na sorodnih področjih.

Materialna inovacija:Z napredkom tehnologije se raziskujejo novi materiali za izdelavo MOSFET-jev; materiali iz silicijevega karbida (SiC) so na primer deležni pozornosti in raziskav zaradi svojih vrhunskih fizikalnih lastnosti. Materiali SiC imajo višjo toplotno prevodnost in prepovedano pasovno širino v primerjavi z običajnimi materiali Si, kar določa njihove odlične lastnosti, kot so visoka gostota toka, visoka jakost razgradnega polja in visoka delovna temperatura.

Četrtič, MOSFET-ova vrhunska tehnologija in razvojna smer

Tranzistorji z dvojnimi vrati:Preizkušajo se različne tehnike za izdelavo tranzistorjev z dvojnimi vrati za nadaljnje izboljšanje delovanja MOSFET-jev. Tranzistorji MOS z dvojnimi vrati imajo boljšo sposobnost krčenja v primerjavi z enojnimi vrati, vendar je njihova sposobnost krčenja še vedno omejena.

Učinek kratkega jarka:Pomembna razvojna usmeritev za MOSFET je reševanje problema učinka kratkega kanala. Učinek kratkega kanala bo omejil nadaljnje izboljšanje zmogljivosti naprave, zato je treba to težavo premagati z zmanjšanjem globine stika območij vira in odtoka ter zamenjavo PN-stikov vira in odtoka s kontakti kovina-polprevodnik.

Če povzamemo, je razvoj MOSFET-jev proces od koncepta do praktične uporabe, od izboljšanja zmogljivosti do tehnoloških inovacij in od raziskovanja materialov do razvoja vrhunske tehnologije. Z nenehnim razvojem znanosti in tehnologije bodo MOSFET-ji tudi v prihodnosti igrali pomembno vlogo v elektronski industriji.