Sự phát triển của MOSFET (Transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại) là một quá trình đầy những đổi mới và đột phá, và sự phát triển của nó có thể được tóm tắt trong các giai đoạn chính sau:
I. Những khái niệm và khám phá ban đầu
Khái niệm được đề xuất:Việc phát minh ra MOSFET có thể bắt nguồn từ những năm 1830, khi khái niệm về bóng bán dẫn hiệu ứng trường được Lilienfeld người Đức đưa ra. Tuy nhiên, những nỗ lực trong thời gian này đã không thành công trong việc tạo ra MOSFET thực tế.
Một nghiên cứu sơ bộ:Sau đó, Phòng thí nghiệm Bell của Shaw Teki (Shockley) và những người khác cũng đã cố gắng nghiên cứu việc phát minh ra ống hiệu ứng trường, nhưng đều không thành công. Tuy nhiên, nghiên cứu của họ đã đặt nền móng cho sự phát triển MOSFET sau này.
II. Sự ra đời và bước đầu phát triển của MOSFET
Đột phá chính:Năm 1960, Kahng và Atalla tình cờ phát minh ra bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS (gọi tắt là bóng bán dẫn MOS) trong quá trình cải thiện hiệu suất của bóng bán dẫn lưỡng cực bằng silicon dioxide (SiO2). Phát minh này đánh dấu sự gia nhập chính thức của MOSFET vào ngành sản xuất mạch tích hợp.
Nâng cao hiệu suất:Với sự phát triển của công nghệ xử lý chất bán dẫn, hiệu suất của MOSFET tiếp tục được cải thiện. Ví dụ, điện áp hoạt động của MOS công suất cao áp có thể đạt tới 1000V, giá trị điện trở của MOS điện trở thấp chỉ là 1 ohm và tần số hoạt động nằm trong khoảng từ DC đến vài megahertz.
III. Ứng dụng rộng rãi MOSFET và đổi mới công nghệ
Được sử dụng rộng rãi:MOSFET được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử khác nhau, chẳng hạn như bộ vi xử lý, bộ nhớ, mạch logic, v.v., vì hiệu suất tuyệt vời của chúng. Trong các thiết bị điện tử hiện đại, MOSFET là một trong những linh kiện không thể thiếu.
Đổi mới công nghệ:Để đáp ứng yêu cầu về tần số hoạt động cao hơn và mức công suất cao hơn, IR đã phát triển MOSFET công suất đầu tiên. Sau đó, nhiều loại thiết bị nguồn mới đã được giới thiệu như IGBT, GTO, IPM, v.v. và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực liên quan.
Đổi mới vật chất:Với sự tiến bộ của công nghệ, các vật liệu mới đang được khám phá để chế tạo MOSFET; ví dụ, vật liệu cacbua silic (SiC) đang bắt đầu nhận được sự chú ý và nghiên cứu nhờ các đặc tính vật lý vượt trội của chúng. Vật liệu SiC có độ dẫn nhiệt cao hơn và băng thông bị cấm so với vật liệu Si thông thường, điều này quyết định các đặc tính tuyệt vời của chúng như mật độ dòng điện cao, tốc độ cao cường độ trường sự cố và nhiệt độ hoạt động cao.
Thứ tư, công nghệ tiên tiến và hướng phát triển của MOSFET
Transitor cổng kép:Nhiều kỹ thuật khác nhau đang được thử nghiệm để tạo ra bóng bán dẫn cổng kép nhằm cải thiện hơn nữa hiệu suất của MOSFET. Các bóng bán dẫn MOS cổng kép có khả năng co ngót tốt hơn so với cổng đơn, nhưng độ co ngót của chúng vẫn còn hạn chế.
Hiệu ứng rãnh ngắn:Một hướng phát triển quan trọng của MOSFET là giải quyết vấn đề hiệu ứng kênh ngắn. Hiệu ứng kênh ngắn sẽ hạn chế sự cải thiện hơn nữa về hiệu suất của thiết bị, do đó cần khắc phục vấn đề này bằng cách giảm độ sâu tiếp giáp của vùng nguồn và cực máng, đồng thời thay thế các điểm nối PN nguồn và thoát bằng các tiếp điểm bán dẫn kim loại.
Tóm lại, sự phát triển của MOSFET là một quá trình từ ý tưởng đến ứng dụng thực tế, từ nâng cao hiệu suất đến đổi mới công nghệ và từ khám phá vật liệu đến phát triển công nghệ tiên tiến. Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, MOSFET sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong ngành điện tử trong tương lai.
Thời gian đăng: 28-09-2024
