Эволюция MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) — это процесс, полный инноваций и прорывов, и его развитие можно обобщить в следующие ключевые этапы:
I. Ранние концепции и исследования
Предлагаемая концепция:Изобретение МОП-транзистора можно отнести к 1830-м годам, когда немец Лилиенфельд представил концепцию полевого транзистора. Однако попытки в этот период не увенчались успехом в реализации практического МОП-транзистора.
Предварительное исследование:Впоследствии лаборатории Белла Шоу Теки (Шокли) и другие также пытались изучить изобретение полевых трубок, но и это не удалось. Однако их исследования заложили основу для дальнейшего развития MOSFET.
II. Рождение и начальное развитие МОП-транзисторов.
Ключевой прорыв:В 1960 году Канг и Аталла случайно изобрели полевой МОП-транзистор (сокращенно МОП-транзистор) в процессе улучшения характеристик биполярных транзисторов с диоксидом кремния (SiO2). Это изобретение ознаменовало формальный вход МОП-транзисторов в индустрию производства интегральных схем.
Повышение производительности:С развитием полупроводниковой технологии характеристики МОП-транзисторов продолжают улучшаться. Например, рабочее напряжение высоковольтных силовых МОП может достигать 1000 В, значение сопротивления низкоомных МОП в открытом состоянии составляет всего 1 Ом, а рабочая частота находится в диапазоне от постоянного тока до нескольких мегагерц.
III. Широкое применение МОП-транзисторов и технологических инноваций
Широко используется:МОП-транзисторы широко используются в различных электронных устройствах, таких как микропроцессоры, запоминающие устройства, логические схемы и т. д., из-за их превосходных характеристик. В современных электронных устройствах МОП-транзисторы являются одним из незаменимых компонентов.
Технологические инновации:Чтобы удовлетворить требования более высоких рабочих частот и более высоких уровней мощности, компания IR разработала первый силовой МОП-транзистор. впоследствии были внедрены многие новые типы силовых устройств, такие как IGBT, GTO, IPM и т. д., которые стали все более широко использоваться в смежных областях.
Материальные инновации:С развитием технологий исследуются новые материалы для изготовления МОП-транзисторов; например, материалы карбида кремния (SiC) начинают привлекать внимание и исследования из-за их превосходных физических свойств. Материалы SiC имеют более высокую теплопроводность и запрещенную полосу пропускания по сравнению с обычными материалами Si, что определяет их превосходные свойства, такие как высокая плотность тока, высокая напряженность поля пробоя и высокая рабочая температура.
В-четвертых, передовые технологии и направления развития MOSFET.
Транзисторы с двойным затвором:Пытаются создать различные технологии для создания транзисторов с двойным затвором для дальнейшего улучшения характеристик МОП-транзисторов. МОП-транзисторы с двойным затвором имеют лучшую усадочную способность по сравнению с однозатворными, но их усадочная способность все еще ограничена.
Эффект короткого траншеи:Важным направлением развития МОП-транзисторов является решение проблемы эффекта короткого канала. Эффект короткого канала будет ограничивать дальнейшее улучшение характеристик устройства, поэтому необходимо преодолеть эту проблему за счет уменьшения глубины перехода областей истока и стока, а также замены PN-переходов истока и стока на контакты металл-полупроводник.
Подводя итог, можно сказать, что эволюция МОП-транзисторов — это процесс от концепции к практическому применению, от повышения производительности к технологическим инновациям и от исследования материалов к разработке передовых технологий. Благодаря постоянному развитию науки и техники МОП-транзисторы будут продолжать играть важную роль в электронной промышленности в будущем.
Время публикации: 28 сентября 2024 г.
