MOSFETin (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) kehitys on prosessi täynnä innovaatioita ja läpimurtoja, ja sen kehitys voidaan tiivistää seuraaviin avainvaiheisiin:
I. Varhaiset käsitteet ja tutkimukset
Ehdotettu konsepti:MOSFETin keksintö voidaan jäljittää aina 1830-luvulle asti, jolloin saksalainen Lilienfeld esitteli kenttätransistorin käsitteen. Tänä aikana tehdyt yritykset eivät kuitenkaan onnistuneet toteuttamaan käytännöllistä MOSFETiä.
Alustava tutkimus:Myöhemmin Shaw Tekin (Shockley) Bell Labs ja muut ovat myös yrittäneet tutkia kenttäefektiputkien keksintöä, mutta sama ei onnistunut. Heidän tutkimuksensa loi kuitenkin perustan MOSFETin myöhemmälle kehitykselle.
II. MOSFETien syntymä ja alkukehitys
Keskeinen läpimurto:Vuonna 1960 Kahng ja Atalla keksivät vahingossa MOS-kenttätransistorin (lyhyesti MOS-transistorin) parantaakseen bipolaaristen transistorien suorituskykyä piidioksidilla (SiO2). Tämä keksintö merkitsi MOSFETien muodollista tuloa integroitujen piirien valmistusteollisuuteen.
Suorituskyvyn parantaminen:Puolijohdeprosessiteknologian kehityksen myötä MOSFETien suorituskyky paranee edelleen. Esimerkiksi korkeajännitteisen MOS:n käyttöjännite voi nousta 1000 V:iin, matalaresistanssisen MOS:n resistanssiarvo on vain 1 ohm ja toimintataajuus vaihtelee tasavirrasta useisiin megahertseihin.
III. MOSFETien ja teknisten innovaatioiden laaja sovellus
Laajalti käytetty:MOSFETejä käytetään laajasti erilaisissa elektronisissa laitteissa, kuten mikroprosessoreissa, muisteissa, logiikkapiireissä jne. niiden erinomaisen suorituskyvyn vuoksi. Nykyaikaisissa elektronisissa laitteissa MOSFETit ovat yksi välttämättömistä komponenteista.
Tekninen innovaatio:IR kehitti ensimmäisen teho-MOSFETin täyttääkseen korkeampien toimintataajuuksien ja korkeampien tehotasojen vaatimukset. Myöhemmin on otettu käyttöön monia uudentyyppisiä teholaitteita, kuten IGBT:t, GTO:t, IPM:t jne., ja niitä on käytetty yhä laajemmin vastaavilla aloilla.
Materiaaliinnovaatiot:Tekniikan kehittymisen myötä MOSFETien valmistukseen tutkitaan uusia materiaaleja; esimerkiksi piikarbidimateriaalit (SiC) ovat alkaneet saada huomiota ja tutkimusta niiden erinomaisten fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi.SiC-materiaalien lämmönjohtavuus ja kielletty kaistanleveys on tavallisiin Si-materiaaleihin verrattuna, mikä määrittää niiden erinomaiset ominaisuudet, kuten korkean virrantiheyden, korkean kentänvoimakkuus ja korkea käyttölämpötila.
Neljänneksi MOSFETin huipputeknologia ja kehityssuunta
Kaksoisporttitransistorit:Erilaisia tekniikoita yritetään valmistaa kaksoisporttitransistoreja MOSFETien suorituskyvyn parantamiseksi. Kaksiportaisilla MOS-transistoreilla on parempi kutistuvuus verrattuna yksiporttiin, mutta niiden kutistuvuus on edelleen rajallinen.
Lyhyt kaivannon vaikutus:Tärkeä MOSFET-kehityssuunta on ratkaista lyhyen kanavan ilmiön ongelma. Lyhyen kanavan vaikutus rajoittaa laitteen suorituskyvyn edelleen parantamista, joten tämä ongelma on ratkaistava vähentämällä lähde- ja nielualueiden liitossyvyyttä ja korvaamalla lähde- ja nielu-PN-liitokset metalli-puolijohdekontakteilla.
Yhteenvetona voidaan todeta, että MOSFETien kehitys on prosessi konseptista käytännön sovellukseen, suorituskyvyn parantamisesta teknologiseen innovaatioon ja materiaalin etsinnästä huipputeknologian kehittämiseen. Tieteen ja teknologian jatkuvan kehityksen myötä MOSFET:illä on jatkossakin tärkeä rooli elektroniikkateollisuudessa.
Postitusaika: 28.9.2024
