MESFET
金属半导体场效应晶体管(MESFET)之所以被称为这个名称是因为栅极接触是由金属 - 半导体结形成的。如果半导体材料仅是低掺杂的,则栅极金属和半导体之间产生的肖特基接触,从而使半导体工程师能够制成非常低泄漏的栅极接触。
HEMT器件
高电子迁移率晶体管(HEMT)与任何其他FET一样工作,除了沟道由两种不同类型的半导体材料(称为异质结)的结构成,以使通道中的自由电子具有更高的迁移率。对于GaAs HEMT,其他半导体材料通常是铝镓砷(AlGaAs)。由n型掺杂剂原子提供的自由电子非常靠近异质结,并形成所谓的二维电子气。这种二维(2D)电子气体被限制远离晶格原子,因此它们不会与它们碰撞,这使电子具有更高的迁移率。电子经历较少碰撞的另一个后果是HEMT的噪声系数远低于普通FET的噪声系数。为卫星***开发的HEMT LNA MMIC示例如图6所示。
MOSFET 晶体管可以清晰地看到层状的 CPU 结构,由上到下有大约 10 层,其中下层为器件层。双极晶体管
作为台积电的主要竞争对手,三星追赶台积电的企图一直没有停过,三星在14纳米制程大幅落后台积电后,随后的10nm、7nm制程更被台积电大幅领先,三星因而跳过5nm,直接决战3nm制程,计划在2030年前投资1160亿美元,希望超越台积电成为全球***大晶圆代工厂。
台积电3nm 2022年量产 晶体管密度大增 *
台积电在芯片工艺制程方面持续狂奔,这一点让竞争对手感到压力。按照台积电的规划,2020年实现5nm量产,2021年实现第二代5nm量产,而3nm将会于2022年量产。台积电也公布了3nm的具体技术规格,相当给力。
按照台积电的节奏,3nm工艺将会于2021年进入风险试产阶段,具体量产时间为2022年下半年,如果不出意外,苹果的A系列处理器会率先用上。3nm工艺带来了极高的晶体管密度,达到了2.5亿/mm2。
东莞晶体管能够小型化非常关键,晶体管带来了微电子的革命变化。Brattain所制作的晶体管是所有晶体管的基础。
GAA晶体管
而当先进工艺发展到了7nm阶段,并在其试图继续向下发展的过程中,人们发现,FinFET似乎也不能满足更为先进的制程节点。于是,2006年,来自韩国科学技术研究院(KAIST)和国家nm晶圆中心的韩国研究人员团队开发了一种基于全能门(GAA)FinFET技术的晶体管,三星曾表示,GAA技术将被用于3nm工艺制程上。
GAA全能门与FinFET的不同之处在于,GAA设计围绕着通道的四个面周围有栅极,从而确保了减少漏电压并且改善了对通道的控制,这是缩小工艺节点时的基本步骤,使用更***的晶体管设计,再加上更小的节点尺寸,和5nm FinFET工艺相比能实现更好的能耗比。
GAA 技术作为一款正处于预研中的技术,各家厂商都有自己的方案。比如 IBM 提供了被称为硅纳米线 FET (nanowire FET)的技术,实现了 30nm 的纳米线间距和 60nm 的缩放栅极间距,该器件的有效纳米线尺寸为 12.8nm。此外,新加坡国立大学也推出了自己的纳米线 PFET,其线宽为 3.5nm,采用相变材料 Ge2Sb2Te5 作为线性应力源。
另据据韩媒Business Korea的报道显示,三星电子已经成功攻克了3nm和1nm工艺所使用的GAA (GAA即Gate-All-Around,环绕式栅极)技术,正式向3nm制程迈出了重要一步,预计将于2022年开启大规模量产。
1) 基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压,所以电子从发射极向基极移动,又因为C极和E极间施加了反向电压,因此,从发射极向基极移动的电子,在高电压的作用下,通过基极进入集电极。于是,在基极所加的正电压的作用下,发射极的大量电子被输送到集电极,产生很大的集电极电流。
(2)基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时,由于C极和E极间施加了反向电压,所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区,阻碍了从发射极向集电极的电子流动,因
而就没有集电极电流产生。
综上所述,在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流,这就是三极管的电流放大作用。此外,三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止,这就是三极管的开关作用(开关特性)。
单结晶体管因为具有两个基极,故单结晶体管又称为双基极晶体管。
研究人员展示了未来光晶体管的平台 *
纳米光子学领域的研究人员一直在努力开发光学晶体管,这是未来光学计算机的关键组件。这些设备将使用光子而不是电子来处理信息,从而减少热量并提高运行速度。但是,光子不能很好地相互作用,这对微电子工程师来说是一个大问题。俄罗斯圣光机大学(ITMO)的一组研究人员提出了解决该问题的新方法:通过创建一个平面系统将光子耦合到其他粒子,从而使它们彼此相互作用。他们的方法有望为开发未来的光学晶体管提供平台。研究成果发表在《Light: Science & Applications》上。
晶体管的发明又为后来集成电路的诞生吹响了号角。电源晶体管供应
晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用无触点开关。双极晶体管
也可使用其它种类器件完成同样的单向导电功能,比如真空二极管。但是它们非常复杂,具有很多部件,如果过热也会造成器件不可靠,造价很高,也不可能进行小型化。
能够小型化非常关键,晶体管带来了微电子的革命变化。Brattain所制作的晶体管是所有晶体管的基础。
为了理解***个晶体管的工作原理,可以把它左右分开,看成两个并联在一起的单向导电的二极管。
在中间是一层半导体锗,它具有负电荷载流子。下面是金属铜形成的导电基底。最上层是有金箔层。
当金箔接触到半导体锗表面的时候,就会形成带有正电荷载流子的半导体。在其下就是带有负电荷载流子的锗半导体。
双极晶体管
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