هل تعلم عن تطور MOSFET؟

I. المفاهيم والاستكشافات المبكرة

المفهوم المقترح:يمكن إرجاع اختراع MOSFET إلى ثلاثينيات القرن التاسع عشر، عندما قدم الألماني ليلينفيلد مفهوم ترانزستور التأثير الميداني. ومع ذلك، فإن المحاولات خلال هذه الفترة لم تنجح في تحقيق MOSFET العملي.

دراسة أولية:وفي وقت لاحق، حاولت مختبرات بيل التابعة لشو تيكي (شوكلي) وآخرون أيضًا دراسة اختراع أنابيب التأثير الميداني، لكن نفس الشيء فشل في النجاح. ومع ذلك، فإن أبحاثهم وضعت الأساس للتطوير اللاحق لـ MOSFET.

ثانيا. ولادة والتطور الأولي للMOSFETs

اختراق رئيسي:في عام 1960، اخترع كانج وأتالا بالصدفة ترانزستور التأثير الميداني MOS (ترانزستور MOS للاختصار) في عملية تحسين أداء الترانزستورات ثنائية القطب باستخدام ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). يمثل هذا الاختراع الدخول الرسمي لدوائر MOSFET في صناعة تصنيع الدوائر المتكاملة.

تحسين الأداء:مع تطور تكنولوجيا معالجة أشباه الموصلات، يستمر أداء الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في التحسن. على سبيل المثال، يمكن أن يصل جهد التشغيل لـ MOS عالي الجهد إلى 1000 فولت، وقيمة المقاومة لـ MOS ذات المقاومة المنخفضة هي 1 أوم فقط، ويتراوح تردد التشغيل من DC إلى عدة ميجاهرتز.

ثالثا. تطبيق واسع النطاق لدوائر MOSFET والابتكار التكنولوجي

تستخدم على نطاق واسع:تُستخدم الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المختلفة، مثل المعالجات الدقيقة والذكريات والدوائر المنطقية وما إلى ذلك، نظرًا لأدائها الممتاز. في الأجهزة الإلكترونية الحديثة، تعد الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) أحد المكونات التي لا غنى عنها.

 

الابتكار التكنولوجي:من أجل تلبية متطلبات ترددات التشغيل الأعلى ومستويات الطاقة الأعلى، قامت IR بتطوير أول MOSFET للطاقة. بعد ذلك، تم تقديم العديد من الأنواع الجديدة من أجهزة الطاقة، مثل IGBTs وGTOs وIPMs وما إلى ذلك، وتم استخدامها على نطاق واسع في المجالات ذات الصلة.

الابتكار المادي:مع تقدم التكنولوجيا، يتم استكشاف مواد جديدة لتصنيع الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFETs)؛ على سبيل المثال، بدأت مواد كربيد السيليكون (SiC) تحظى بالاهتمام والبحث نظرًا لخصائصها الفيزيائية الفائقة. تتمتع مواد SiC بموصلية حرارية أعلى وعرض نطاق ترددي محظور مقارنة بمواد Si التقليدية، مما يحدد خصائصها الممتازة مثل كثافة التيار العالية، وارتفاع قوة مجال الانهيار، وارتفاع درجة حرارة التشغيل.

رابعا، التكنولوجيا المتطورة واتجاه التنمية MOSFET

ترانزستورات البوابة المزدوجة:يتم تجربة تقنيات مختلفة لصنع ترانزستورات ثنائية البوابة لتحسين أداء الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFETs). تتمتع ترانزستورات MOS ذات البوابة المزدوجة بقابلية انكماش أفضل مقارنةً بالبوابة الواحدة، لكن قابليتها للانكماش لا تزال محدودة.

 

تأثير الخندق القصير:أحد الاتجاهات الهامة لتطوير الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) هو حل مشكلة تأثير القناة القصيرة. سيحد تأثير القناة القصيرة من التحسين الإضافي لأداء الجهاز، لذلك من الضروري التغلب على هذه المشكلة عن طريق تقليل عمق الوصلات في مناطق المصدر والصرف، واستبدال وصلات المصدر والصرف PN بملامسات أشباه الموصلات المعدنية.