คุณรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของ MOSFET หรือไม่?

I. แนวคิดและการสำรวจในช่วงแรกๆ

แนวคิดที่นำเสนอ:การประดิษฐ์ MOSFET สามารถย้อนกลับไปได้ถึงช่วงทศวรรษที่ 1830 เมื่อ Lilienfeld ชาวเยอรมันนำแนวคิดเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามมาใช้ อย่างไรก็ตาม ความพยายามในช่วงเวลานี้ไม่ประสบความสำเร็จในการตระหนักถึง MOSFET ที่ใช้งานได้จริง

การศึกษาเบื้องต้น:ต่อจากนั้น Bell Labs ของ Shaw Teki (Shockley) และคนอื่นๆ ยังได้พยายามศึกษาการประดิษฐ์หลอด Field Effect แต่ก็ไม่ประสบผลสำเร็จ อย่างไรก็ตาม การวิจัยของพวกเขาได้วางรากฐานสำหรับการพัฒนา MOSFET ในภายหลัง

ครั้งที่สอง การกำเนิดและการพัฒนาครั้งแรกของ MOSFET

การพัฒนาที่สำคัญ:ในปี 1960 Kahng และ Atalla ได้คิดค้นทรานซิสเตอร์สนามผล MOS โดยไม่ได้ตั้งใจ (เรียกสั้น ๆ ว่าทรานซิสเตอร์ MOS) ในกระบวนการปรับปรุงประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่มีซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) สิ่งประดิษฐ์นี้ถือเป็นการเข้ามาอย่างเป็นทางการของ MOSFET ในอุตสาหกรรมการผลิตวงจรรวม

การเพิ่มประสิทธิภาพ:ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ ประสิทธิภาพของ MOSFET ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ MOS ไฟฟ้าแรงสูงสามารถเข้าถึง 1,000V ค่าความต้านทานของ MOS ที่มีความต้านทานต่ำคือเพียง 1 โอห์ม และความถี่ในการทำงานมีตั้งแต่ DC ถึงหลายเมกะเฮิรตซ์

ที่สาม การประยุกต์ใช้ MOSFET และนวัตกรรมทางเทคโนโลยีอย่างกว้างขวาง

ใช้กันอย่างแพร่หลาย:MOSFET ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ วงจรลอจิก ฯลฯ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ MOSFET เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้

 

นวัตกรรมทางเทคโนโลยี:เพื่อตอบสนองความต้องการของความถี่การทำงานที่สูงขึ้นและระดับพลังงานที่สูงขึ้น IR ได้พัฒนา MOSFET กำลังตัวแรก ต่อมาได้มีการแนะนำอุปกรณ์กำลังประเภทใหม่หลายประเภท เช่น IGBT, GTO, IPM เป็นต้น และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ ในสาขาที่เกี่ยวข้อง

นวัตกรรมวัสดุ:ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี มีการสำรวจวัสดุใหม่เพื่อการผลิต MOSFET; ตัวอย่างเช่น วัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) เริ่มได้รับความสนใจและการวิจัยเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เหนือกว่า วัสดุ SiC มีค่าการนำความร้อนสูงกว่าและแบนด์วิธที่ต้องห้ามเมื่อเทียบกับวัสดุ Si ทั่วไป ซึ่งจะกำหนดคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความหนาแน่นกระแสสูง สูง ความแรงของสนามพังทลายและอุณหภูมิในการทำงานสูง

ประการที่สี่ เทคโนโลยีล้ำสมัยและทิศทางการพัฒนาของ MOSFET

ทรานซิสเตอร์สองเกต:มีการลองใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อสร้างทรานซิสเตอร์แบบดูอัลเกตเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ MOSFET ให้ดียิ่งขึ้น ทรานซิสเตอร์ MOS แบบดูอัลเกตมีความสามารถในการหดตัวได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเกตเดี่ยว แต่ความสามารถในการหดตัวยังคงมีจำกัด

 

เอฟเฟกต์ร่องลึกสั้น:ทิศทางการพัฒนาที่สำคัญสำหรับ MOSFET คือการแก้ปัญหาเอฟเฟกต์ช่องสัญญาณสั้น เอฟเฟกต์ช่องสัญญาณสั้นจะจำกัดการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์เพิ่มเติม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ไขปัญหานี้โดยการลดความลึกของจุดเชื่อมต่อของแหล่งกำเนิดและบริเวณท่อระบายน้ำ และแทนที่จุดเชื่อมต่อ PN ของแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำด้วยหน้าสัมผัสโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์