Věděli jste o vývoji MOSFET?

Evoluce MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) je proces plný inovací a průlomů a jeho vývoj lze shrnout do následujících klíčových fází:

I. Rané koncepty a výzkumy

Navrhovaný koncept:Vynález MOSFET lze vysledovat až do 30. let 19. století, kdy koncept tranzistoru s efektem pole představil Němec Lilienfeld. Pokusy během tohoto období však neuspěly v realizaci praktického MOSFETu.

Předběžná studie:Následně se Bell Labs of the Shaw Teki (Shockley) a další také pokusili studovat vynález elektron s efektem pole, ale totéž se nepodařilo. Jejich výzkum však položil základ pozdějšímu vývoji MOSFET.

II. Vznik a počáteční vývoj MOSFETů

Klíčový průlom:V roce 1960 Kahng a Atalla náhodně vynalezli MOS tranzistor s efektem pole (zkráceně MOS tranzistor) v procesu zlepšování výkonu bipolárních tranzistorů pomocí oxidu křemičitého (SiO2). Tento vynález znamenal formální vstup MOSFETů do průmyslu výroby integrovaných obvodů.

Vylepšení výkonu:S rozvojem technologie výroby polovodičů se výkon MOSFETů neustále zlepšuje. Například provozní napětí vysokonapěťového výkonového MOS může dosáhnout 1000 V, hodnota odporu MOS s nízkým odporem je pouze 1 ohm a pracovní frekvence se pohybuje od DC do několika megahertzů.

III. Široké uplatnění MOSFETů a technologické inovace

Široce používané:MOSFETy jsou široce používány v různých elektronických zařízeních, jako jsou mikroprocesory, paměti, logické obvody atd., protože mají vynikající výkon. V moderních elektronických zařízeních jsou MOSFETy jednou z nepostradatelných součástí.

Technologická inovace:Aby byly splněny požadavky na vyšší provozní frekvence a vyšší úrovně výkonu, IR vyvinul první výkonový MOSFET. následně bylo představeno mnoho nových typů energetických zařízení, jako jsou IGBT, GTO, IPM atd., které se stále více a více používají v příbuzných oborech.

Inovace materiálu:S pokrokem technologie se zkoumají nové materiály pro výrobu MOSFETů; například materiály z karbidu křemíku (SiC) začínají získávat pozornost a výzkum kvůli jejich vynikajícím fyzikálním vlastnostem. Materiály SiC mají vyšší tepelnou vodivost a zakázanou šířku pásma ve srovnání s konvenčními Si materiály, což určuje jejich vynikající vlastnosti, jako je vysoká proudová hustota, vysoká síla průrazného pole a vysoká provozní teplota.

Za čtvrté, nejmodernější technologie a směr vývoje MOSFET

Tranzistory se dvěma hradly:Zkoušejí se různé techniky k výrobě tranzistorů s dvojitým hradlem, aby se dále zlepšil výkon MOSFETů. Dvoubránové MOS tranzistory mají lepší smrštitelnost ve srovnání s jednobranovými, ale jejich smrštitelnost je stále omezená.

Krátký příkopový efekt:Důležitým směrem vývoje MOSFETů je řešení problému efektu krátkého kanálu. Efekt krátkého kanálu omezí další zlepšení výkonu zařízení, takže je nutné tento problém překonat snížením hloubky spojení oblasti zdroje a kolektoru a nahrazením PN přechodu zdroje a kolektoru kov-polovodičovými kontakty.

Stručně řečeno, evoluce MOSFETů je proces od konceptu k praktickému použití, od zvýšení výkonu k technologické inovaci a od průzkumu materiálu k vývoji špičkové technologie. S neustálým rozvojem vědy a techniky budou MOSFETy i v budoucnu hrát důležitou roli v elektronickém průmyslu.