Vedeli ste o vývoji MOSFET?

Evolúcia MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) je proces plný inovácií a prelomov a jeho vývoj možno zhrnúť do nasledujúcich kľúčových fáz:

I. Skoré koncepty a výskumy

Navrhovaný koncept:Vynález MOSFET možno vysledovať až do 30. rokov 19. storočia, kedy koncept tranzistora s efektom poľa zaviedol Nemec Lilienfeld. Pokusy v tomto období však neuspeli v realizácii praktického MOSFETu.

Predbežná štúdia:Následne sa Bell Labs of the Shaw Teki (Shockley) a iní tiež pokúsili študovať vynález elektrónok s efektom poľa, ale nepodarilo sa im to. Ich výskum však položil základ pre neskorší vývoj MOSFET.

II. Zrod a počiatočný vývoj MOSFETov

Kľúčový prelom:V roku 1960 Kahng a Atalla náhodou vynašli MOS tranzistor s efektom poľa (skrátene MOS tranzistor) v procese zlepšovania výkonu bipolárnych tranzistorov pomocou oxidu kremičitého (SiO2). Tento vynález znamenal formálny vstup MOSFETov do priemyslu výroby integrovaných obvodov.

Vylepšenie výkonu:S rozvojom technológie výroby polovodičov sa výkon MOSFETov neustále zlepšuje. Napríklad prevádzkové napätie vysokonapäťového výkonového MOS môže dosiahnuť 1000 V, hodnota odporu MOS s nízkym odporom je iba 1 ohm a prevádzková frekvencia sa pohybuje od jednosmerného prúdu po niekoľko megahertzov.

III. Široké využitie MOSFETov a technologických inovácií

Široko používané:MOSFETy sú široko používané v rôznych elektronických zariadeniach, ako sú mikroprocesory, pamäte, logické obvody atď., pretože majú vynikajúci výkon. V moderných elektronických zariadeniach sú MOSFETy jedným z nevyhnutných komponentov.

Technologická inovácia:Aby boli splnené požiadavky na vyššie prevádzkové frekvencie a vyššie úrovne výkonu, IR vyvinul prvý výkonový MOSFET. následne sa zaviedlo mnoho nových typov energetických zariadení, ako sú IGBT, GTO, IPM atď., ktoré sa čoraz viac používajú v príbuzných oblastiach.

Inovácia materiálu:S pokrokom technológie sa skúmajú nové materiály na výrobu MOSFETov; napríklad materiály z karbidu kremíka (SiC) sa začínajú venovať pozornosti a výskumu kvôli ich vynikajúcim fyzikálnym vlastnostiam. Materiály SiC majú vyššiu tepelnú vodivosť a zakázanú šírku pásma v porovnaní s konvenčnými Si materiálmi, čo určuje ich vynikajúce vlastnosti, ako je vysoká prúdová hustota, vysoký intenzita prierazného poľa a vysoká prevádzková teplota.

Po štvrté, najmodernejšia technológia a smer vývoja MOSFET

Tranzistory s dvojitým hradlom:Skúšajú sa rôzne techniky na výrobu tranzistorov s dvojitým hradlom, aby sa ďalej zlepšil výkon MOSFETov. Dvojhradlové MOS tranzistory majú lepšiu zmršťovateľnosť v porovnaní s jednohradlovými, ale ich zmrštivosť je stále obmedzená.

Krátky výkopový efekt:Dôležitým smerom vývoja MOSFETov je vyriešenie problému efektu krátkeho kanála. Účinok krátkeho kanála obmedzí ďalšie zlepšovanie výkonu zariadenia, takže je potrebné tento problém prekonať znížením hĺbky spojenia zdrojovej a odtokovej oblasti a nahradením PN prechodov zdroja a odtoku kov-polovodičovými kontaktmi.

Stručne povedané, vývoj MOSFET je proces od konceptu k praktickej aplikácii, od zvyšovania výkonu k technologickej inovácii a od prieskumu materiálov k vývoju špičkovej technológie. S neustálym rozvojom vedy a techniky budú MOSFETy aj v budúcnosti hrať dôležitú úlohu v elektronickom priemysle.