De evolutie van MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is een proces vol innovaties en doorbraken, en de ontwikkeling ervan kan worden samengevat in de volgende belangrijke fasen:
I. Vroege concepten en verkenningen
Voorgesteld concept:De uitvinding van de MOSFET gaat terug tot de jaren 1830, toen het concept van de veldeffecttransistor werd geïntroduceerd door de Duitser Lilienfeld. Pogingen in deze periode zijn er echter niet in geslaagd een praktische MOSFET te realiseren.
Een voorstudie:Vervolgens hebben de Bell Labs van de Shaw Teki (Shockley) en anderen ook geprobeerd de uitvinding van veldeffectbuizen te bestuderen, maar dat lukte niet. Hun onderzoek legde echter de basis voor de latere ontwikkeling van MOSFET.
II. De geboorte en initiële ontwikkeling van MOSFET's
Belangrijkste doorbraak:In 1960 vonden Kahng en Atalla per ongeluk de MOS-veldeffecttransistor (kortweg MOS-transistor) uit tijdens het verbeteren van de prestaties van bipolaire transistors met siliciumdioxide (SiO2). Deze uitvinding markeerde de formele intrede van MOSFET's in de productie-industrie van geïntegreerde schakelingen.
Prestatieverbetering:Met de ontwikkeling van halfgeleiderprocestechnologie blijven de prestaties van MOSFET's verbeteren. De bedrijfsspanning van hoogspannings-MOS kan bijvoorbeeld 1000 V bereiken, de weerstandswaarde van MOS met lage weerstand is slechts 1 ohm en de werkfrequentie varieert van DC tot enkele megahertz.
III. Brede toepassing van MOSFET's en technologische innovatie
Veel gebruikt:MOSFET's worden veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten, zoals microprocessors, geheugens, logische circuits, enz., vanwege hun uitstekende prestaties. In moderne elektronische apparaten zijn MOSFET's een van de onmisbare componenten.
Technologische innovatie:Om te voldoen aan de eisen van hogere werkfrequenties en hogere vermogensniveaus, ontwikkelde IR de eerste vermogens-MOSFET. vervolgens zijn er veel nieuwe typen energieapparaten geïntroduceerd, zoals IGBT's, GTO's, IPM's, enz., en deze worden op steeds grotere schaal gebruikt op aanverwante gebieden.
Materiaalinnovatie:Met de vooruitgang van de technologie worden nieuwe materialen onderzocht voor de fabricage van MOSFET's; Siliciumcarbide (SiC)-materialen beginnen bijvoorbeeld aandacht en onderzoek te krijgen vanwege hun superieure fysieke eigenschappen. SiC-materialen hebben een hogere thermische geleidbaarheid en een verboden bandbreedte vergeleken met conventionele Si-materialen, wat hun uitstekende eigenschappen bepaalt, zoals hoge stroomdichtheid, hoge doorslagveldsterkte en hoge bedrijfstemperatuur.
Ten vierde, MOSFET's geavanceerde technologie en ontwikkelingsrichting
Dubbele poorttransistors:Er worden verschillende technieken geprobeerd om dual-gate-transistoren te maken om de prestaties van MOSFET's verder te verbeteren. MOS-transistoren met dubbele poort hebben een betere krimpbaarheid vergeleken met enkele poort, maar hun krimpbaarheid is nog steeds beperkt.
Kort geuleffect:Een belangrijke ontwikkelingsrichting voor MOSFET's is het oplossen van het probleem van het kortekanaaleffect. Het kortekanaaleffect zal de verdere verbetering van de prestaties van het apparaat beperken, dus het is noodzakelijk om dit probleem te overwinnen door de junctiediepte van de source- en draingebieden te verkleinen en de source- en drain-PN-overgangen te vervangen door metaal-halfgeleidercontacten.
Samenvattend is de evolutie van MOSFET's een proces van concept tot praktische toepassing, van prestatieverbetering tot technologische innovatie, en van materiaalverkenning tot de ontwikkeling van geavanceerde technologie. Met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie zullen MOSFET's in de toekomst een belangrijke rol blijven spelen in de elektronica-industrie.
Posttijd: 28 september 2024
