آیا از تکامل ماسفت اطلاع داشتید؟

I. مفاهیم اولیه و اکتشافات

مفهوم پیشنهادی:اختراع ماسفت را می توان تا دهه 1830 ردیابی کرد، زمانی که مفهوم ترانزیستور اثر میدانی توسط لیلینفلد آلمانی معرفی شد. با این حال، تلاش ها در این دوره موفق به تحقق یک MOSFET عملی نشد.

یک مطالعه مقدماتی:متعاقباً، آزمایشگاه‌های بل شاو تکی (شاکلی) و دیگران نیز تلاش کردند تا اختراع لوله‌های اثر میدانی را مطالعه کنند، اما همین امر موفق نشد. با این حال، تحقیقات آنها پایه و اساس توسعه بعدی MOSFET را گذاشت.

II. تولد و توسعه اولیه ماسفت ها

پیشرفت کلیدی:در سال 1960، Kahng و Atalla به طور تصادفی ترانزیستور اثر میدان MOS (به اختصار MOS transistor) را در فرآیند بهبود عملکرد ترانزیستورهای دوقطبی با دی اکسید سیلیکون (SiO2) اختراع کردند. این اختراع نشان دهنده ورود رسمی ماسفت ها به صنعت تولید مدارهای مجتمع است.

افزایش عملکرد:با توسعه فناوری فرآیند نیمه هادی، عملکرد ماسفت ها همچنان بهبود می یابد. به عنوان مثال، ولتاژ کار MOS با ولتاژ بالا می تواند به 1000 ولت برسد، مقدار مقاومت MOS با مقاومت کم تنها 1 اهم است و فرکانس کاری از DC تا چندین مگاهرتز متغیر است.

III. کاربرد گسترده ماسفت ها و نوآوری های تکنولوژیکی

به طور گسترده استفاده می شود:ماسفت ها به دلیل عملکرد عالی در دستگاه های الکترونیکی مختلف مانند ریزپردازنده ها، حافظه ها، مدارهای منطقی و غیره کاربرد فراوانی دارند. در دستگاه های الکترونیکی مدرن، ماسفت ها یکی از اجزای ضروری هستند.

نوآوری تکنولوژیک:به منظور برآورده کردن الزامات فرکانس‌های عملیاتی بالاتر و سطوح توان بالاتر، IR اولین ماسفت قدرت را توسعه داد. متعاقباً انواع جدیدی از دستگاه های قدرت مانند IGBT، GTO، IPM و غیره معرفی شده اند و روز به روز بیشتر در زمینه های مرتبط مورد استفاده قرار می گیرند.

نوآوری مواد:با پیشرفت تکنولوژی، مواد جدیدی برای ساخت ماسفت ها در حال بررسی هستند. به عنوان مثال، مواد کاربید سیلیکون (SiC) به دلیل خواص فیزیکی برترشان شروع به جلب توجه و تحقیقات کرده اند. مواد SiC در مقایسه با مواد Si معمولی، هدایت حرارتی و پهنای باند ممنوع بالاتری دارند که مشخص کننده خواص عالی آنها مانند چگالی جریان بالا، بالا بودن است. قدرت میدان شکست و دمای عملیاتی بالا.

چهارم، تکنولوژی پیشرفته و جهت توسعه MOSFET

ترانزیستورهای دو دروازه ای:تکنیک‌های مختلفی برای ساخت ترانزیستورهای دو دروازه‌ای برای بهبود عملکرد ماسفت‌ها تلاش می‌شود. ترانزیستورهای MOS دو گیت در مقایسه با تک گیت انقباض پذیری بهتری دارند، اما قابلیت انقباض آنها همچنان محدود است.

اثر سنگر کوتاه:یک جهت توسعه مهم برای ماسفت ها حل مشکل اثر کانال کوتاه است. اثر کانال کوتاه، بهبود بیشتر عملکرد دستگاه را محدود می کند، بنابراین لازم است با کاهش عمق اتصال ناحیه منبع و تخلیه، و جایگزینی اتصالات PN منبع و تخلیه با کنتاکت های فلزی نیمه هادی، بر این مشکل غلبه کنیم.