A MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Tranzistor) evolúciója újításokkal és áttörésekkel teli folyamat, melynek fejlődése a következő főbb szakaszokban foglalható össze:
I. Korai fogalmak és feltárások
A javasolt koncepció:A MOSFET feltalálása egészen az 1830-as évekig vezethető vissza, amikor is a német Lilienfeld vezette be a térhatású tranzisztor fogalmát. Az ebben az időszakban tett kísérletek azonban nem jártak gyakorlati MOSFET megvalósításával.
Előzetes tanulmány:Ezt követően a Shaw Teki Bell Labs (Shockley) és mások is megpróbálták tanulmányozni a térhatású csövek feltalálását, de ez nem járt sikerrel. Kutatásaik azonban megalapozták a MOSFET későbbi fejlesztését.
II. A MOSFET-ek születése és kezdeti fejlődése
Kulcsfontosságú áttörés:1960-ban Kahng és Atalla véletlenül feltalálták a MOS térhatású tranzisztort (röviden MOS tranzisztor) a bipoláris tranzisztorok szilícium-dioxiddal (SiO2) való teljesítményének javítása érdekében. Ez a találmány jelentette a MOSFET-ek hivatalos belépését az integrált áramkörök gyártó iparába.
Teljesítményfokozás:A félvezető-feldolgozási technológia fejlődésével a MOSFET-ek teljesítménye folyamatosan javul. Például a nagyfeszültségű teljesítményű MOS üzemi feszültsége elérheti az 1000 V-ot, az alacsony ellenállású MOS ellenállásértéke csak 1 ohm, a működési frekvencia pedig DC-től több megahertzig terjed.
III. A MOSFET-ek és a technológiai innováció széles körű alkalmazása
Széles körben használt:A MOSFET-eket kiváló teljesítményük miatt széles körben használják különféle elektronikus eszközökben, például mikroprocesszorokban, memóriákban, logikai áramkörökben stb. A modern elektronikai eszközökben a MOSFET-ek az egyik nélkülözhetetlen alkatrész.
Technológiai innováció:A magasabb működési frekvenciák és magasabb teljesítményszintek követelményeinek való megfelelés érdekében az IR kifejlesztette az első teljesítmény MOSFET-et. ezt követően számos új típusú tápegységet vezettek be, például IGBT-ket, GTO-kat, IPM-eket stb., és egyre szélesebb körben alkalmazzák a kapcsolódó területeken.
Anyag innováció:A technológia fejlődésével új anyagokat tárnak fel a MOSFET-ek gyártásához; például a szilícium-karbid (SiC) anyagok kezdenek figyelmet és kutatásokat kapni kiváló fizikai tulajdonságaik miatt. A szilícium-karbid anyagok nagyobb hővezető képességgel és tiltott sávszélességgel rendelkeznek a hagyományos Si anyagokhoz képest, ami meghatározza kiváló tulajdonságaikat, mint például a nagy áramsűrűség, a nagy meghibásodási térerő és magas üzemi hőmérséklet.
Negyedszer, a MOSFET élvonalbeli technológiája és fejlesztési iránya
Kettős kapu tranzisztorok:Különféle technikákkal próbálkoznak kétkapu tranzisztorok készítésére, hogy tovább javítsák a MOSFET-ek teljesítményét. A kétkapu MOS tranzisztorok zsugoríthatósága jobb az egykapusokhoz képest, de zsugoríthatóságuk továbbra is korlátozott.
Rövid árokhatás:A MOSFET-ek fontos fejlesztési iránya a rövid csatorna effektus problémájának megoldása. A rövid csatorna hatás korlátozza az eszköz teljesítményének további javulását, ezért ezt a problémát a forrás és a lefolyó régiók csatlakozási mélységének csökkentésével, valamint a forrás és lefolyó PN csomópontok fém-félvezető érintkezőkkel történő cseréjével kell megoldani.
Összefoglalva, a MOSFET-ek fejlődése az ötlettől a gyakorlati alkalmazásig, a teljesítménynöveléstől a technológiai innovációig, valamint az anyagfeltárástól a legmodernebb technológia kifejlesztéséig tartó folyamat. A tudomány és technológia folyamatos fejlődésével a MOSFET-ek a jövőben is fontos szerepet töltenek be az elektronikai iparban.
Feladás időpontja: 2024.09.28
