Udviklingen af MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) er en proces fuld af innovationer og gennembrud, og dens udvikling kan opsummeres i følgende nøglefaser:
I. Tidlige koncepter og udforskninger
Foreslået koncept:Opfindelsen af MOSFET kan spores helt tilbage til 1830'erne, hvor konceptet med felteffekttransistoren blev introduceret af tyskeren Lilienfeld. Forsøg i denne periode lykkedes dog ikke med at realisere en praktisk MOSFET.
En forundersøgelse:Efterfølgende har Bell Labs fra Shaw Teki (Shockley) og andre også forsøgt at studere opfindelsen af felteffektrør, men det lykkedes ikke. Deres forskning lagde dog grundlaget for den senere udvikling af MOSFET.
II. Fødslen og den indledende udvikling af MOSFET'er
Nøglegennembrud:I 1960 opfandt Kahng og Atalla ved et uheld MOS-felteffekttransistoren (forkortet MOS-transistor) i processen med at forbedre ydeevnen af bipolære transistorer med siliciumdioxid (SiO2). Denne opfindelse markerede den formelle indtræden af MOSFET'er i den integrerede kredsløbsfremstillingsindustri.
Ydeevneforbedring:Med udviklingen af halvlederprocesteknologi forbedres ydeevnen af MOSFET'er fortsat. For eksempel kan driftsspændingen for højspændingseffekt MOS nå 1000V, modstandsværdien af lav-modstand MOS er kun 1 ohm, og driftsfrekvensen varierer fra DC til flere megahertz.
III. Bred anvendelse af MOSFET'er og teknologisk innovation
Meget brugt:MOSFET'er er meget udbredt i forskellige elektroniske enheder, såsom mikroprocessorer, hukommelser, logiske kredsløb osv. på grund af deres fremragende ydeevne. I moderne elektroniske enheder er MOSFET'er en af de uundværlige komponenter.
Teknologisk innovation:For at imødekomme kravene til højere driftsfrekvenser og højere effektniveauer udviklede IR den første power MOSFET. efterfølgende er der blevet introduceret mange nye typer power-enheder, såsom IGBT'er, GTO'er, IPM'er osv., og er blevet mere og mere udbredt inden for beslægtede områder.
Materiale innovation:Med teknologiens fremskridt udforskes nye materialer til fremstilling af MOSFET'er; for eksempel begynder siliciumcarbid (SiC)-materialer at få opmærksomhed og forskning på grund af deres overlegne fysiske egenskaber.SiC-materialer har højere termisk ledningsevne og forbudt båndbredde sammenlignet med konventionelle Si-materialer, hvilket bestemmer deres fremragende egenskaber såsom høj strømtæthed, høj nedbrydningsfeltstyrke og høj driftstemperatur.
For det fjerde MOSFETs banebrydende teknologi og udviklingsretning
Dual Gate transistorer:Forskellige teknikker forsøges til at lave dual gate transistorer for yderligere at forbedre ydeevnen af MOSFET'er. Dual gate MOS transistorer har bedre krympeevne sammenlignet med single gate, men deres krympeevne er stadig begrænset.
Kort skyttegravseffekt:En vigtig udviklingsretning for MOSFET'er er at løse problemet med kortkanaleffekten. Den korte-kanal-effekt vil begrænse den yderligere forbedring af enhedens ydeevne, så det er nødvendigt at overvinde dette problem ved at reducere krydsdybden af source- og dræn-regionerne og erstatte source- og dræn-PN-forbindelserne med metal-halvlederkontakter.
Sammenfattende er udviklingen af MOSFET'er en proces fra koncept til praktisk anvendelse, fra ydeevneforbedring til teknologisk innovation og fra materialeudforskning til udvikling af banebrydende teknologi. Med den kontinuerlige udvikling af videnskab og teknologi vil MOSFET'er fortsætte med at spille en vigtig rolle i elektronikindustrien i fremtiden.
Indlægstid: 28. september 2024
