MOSFET-i (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) areng on protsess, mis on täis uuendusi ja läbimurdeid ning selle arengu võib kokku võtta järgmistes peamistes etappides:
I. Varased kontseptsioonid ja uurimistööd
Pakutud kontseptsioon:MOSFET-i leiutamist saab jälgida juba 1830. aastatest, mil väljatransistori kontseptsiooni võttis kasutusele sakslane Lilienfeld. Selle perioodi katsed aga ei õnnestunud praktilist MOSFET-i realiseerida.
Esialgne uuring:Seejärel on Shaw Teki (Shockley) Bell Labs ja teised proovinud uurida väljaefektiga torude leiutamist, kuid see ei õnnestunud. Nende uurimustöö pani aga aluse MOSFETi hilisemale arengule.
II. MOSFETide sünd ja esialgne areng
Peamine läbimurre:1960. aastal leiutasid Kahng ja Atalla kogemata ränidioksiidi (SiO2) bipolaarsete transistoride jõudluse parandamiseks MOS-väljatransistori (lühidalt MOS-transistor). See leiutis tähistas MOSFETide ametlikku sisenemist integraallülituste tootmisharusse.
Jõudluse parandamine:Pooljuhtprotsesside tehnoloogia arenedes paraneb MOSFETide jõudlus jätkuvalt. Näiteks kõrgepinge võimsusega MOS-i tööpinge võib ulatuda 1000 V-ni, madala pingega MOS-i takistuse väärtus on vaid 1 oomi ja töösagedus ulatub alalisvoolust mitme megahertsini.
III. MOSFET-ide ja tehnoloogiliste uuenduste lai rakendus
Laialdaselt kasutatav:MOSFETe kasutatakse nende suurepärase jõudluse tõttu laialdaselt erinevates elektroonikaseadmetes, nagu mikroprotsessorid, mälud, loogikalülitused jne. Kaasaegsetes elektroonikaseadmetes on MOSFET-id üks asendamatuid komponente.
Tehnoloogiline uuendus:Kõrgemate töösageduste ja kõrgemate võimsustasemete nõuete täitmiseks töötas IR välja esimese võimsusega MOSFETi. hiljem on kasutusele võetud palju uut tüüpi toiteseadmeid, nagu IGBT-d, GTO-d, IPM-id jne, ning neid on nendega seotud valdkondades üha laiemalt kasutatud.
Materjali uuendused:Tehnoloogia arenedes uuritakse uusi materjale MOSFETide valmistamiseks; Näiteks on ränikarbiidmaterjalid (SiC) hakanud tähelepanu ja uurimistööd pälvima nende paremate füüsikaliste omaduste tõttu.SiC materjalidel on tavaliste Si materjalidega võrreldes suurem soojusjuhtivus ja keelatud ribalaius, mis määrab nende suurepärased omadused, nagu kõrge voolutihedus, kõrge läbilöögivälja tugevus ja kõrge töötemperatuur.
Neljandaks MOSFETi tipptehnoloogia ja arendussuund
Kaheväravalised transistorid:Kaheväravaliste transistorite valmistamiseks proovitakse teha erinevaid tehnikaid, et MOSFETide jõudlust veelgi parandada. Kaheväravalised MOS-transistorid on võrreldes üheväravaga parema kahanemisvõimega, kuid nende kahanevus on siiski piiratud.
Lühikese kaeviku efekt:MOSFETide oluline arengusuund on lühikese kanali efekti probleemi lahendamine. Lühikese kanali efekt piirab seadme jõudluse edasist paranemist, mistõttu on vaja sellest probleemist üle saada, vähendades allika ja äravoolu piirkondade ristmiku sügavust ning asendades lähte- ja äravoolu PN-ühendused metall-pooljuhtkontaktidega.
Kokkuvõtteks võib öelda, et MOSFET-ide areng on protsess kontseptsioonist praktilise rakenduseni, jõudluse parandamisest tehnoloogilise innovatsioonini ja materjalide uurimisest tipptehnoloogia väljatöötamiseni. Teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga mängivad MOSFET-id elektroonikatööstuses ka tulevikus olulist rolli.
Postitusaeg: 28. september 2024
