Kif jaħdem iċ-ċipep tas-semikondutturi?

0020-42285 PLATE,BLOCKER 8" EC WXZ

0010-35756 CVD Cooldown Chamber Assy

█ Tubu tal-vakwu (tubu tal-elettroni)

L-Effett Edison

Fl-1883, l-inventur famuż Thomas Edison osserva fenomenu stramb waqt esperiment. F'dak iż-żmien, kien qed iwettaq test tal-ħajja tal-filament (filament tal-karbonju). Ħdejn il-filament, huwa poġġa wajer tar-ram, iżda l-wajer tar-ram ma kien imwaħħal ma 'ebda wieħed mill-elettrodi. Jiġifieri, il-wajer tar-ram mhuwiex enerġizzat.

Wara li l-filament tal-karbonju jiġi enerġizzat b'mod normali, jibda jiddi u jisħon. Wara ftit, Edison skonnettja l-provvista tal-enerġija. Aċċidentalment skopra li kien ġie ġġenerat ukoll kurrent elettriku fuq il-wajer tar-ram.

Edison ma kellu l-ebda mod kif jispjega r-raġuni għal dan il-fenomenu, iżda, bħala "negozjant", l-ewwel ħaġa li ġiet f'moħħu kienet li jipprivattiva l-iskoperta. Huwa semmiet ukoll dan il-fenomenu bħala "l-effett Edison".

Issa nafu li l-essenza tal-"effett Edison" hija l-emissjoni ta 'elettroni termali. Jiġifieri, meta l-filament jissaħħan, l-elettroni fuq il-wiċċ isiru attivi u "jaħarbu", u bħala riżultat, jinqabdu mill-wajer tar-ram tal-metall, li jiġġenera kurrent elettriku.

Meta Edison applika għal privattiva, huwa ma ħasibx dwar l-użu tal-effett u poġġih fuq l-ixkaffa.

Fl-1884, il-fiżiku Ingliż John Ambrose Fleming żar l-Istati Uniti biex jiltaqa’ ma’ Edison. Edison wera lil Fleming l-Effett Edison u ħalla impressjoni kbira fuq Fleming.

 

弗莱明

Dajowd

Saż-żmien li Fleming fil-fatt uża dan l-effett, kien aktar minn għaxar snin wara. Fl-1901, Guglielmo Marconi, l-inventur tat-telegrafija mingħajr fili, nieda esperimenti b'komunikazzjoni bir-radju fuq distanzi twal madwar l-Atlantiku. Fleming ingħaqad mal-esperiment biex jgħin biex itejjeb ir-riċeviment tas-sinjal mingħajr fili. Fi kliem sempliċi, huwa li tistudja kif tiskopri s-sinjal fit-tarf li jirċievi u tkabbar is-sinjal sabiex is-sinjal ikun jista 'jiġi interpretat perfettament.放大Kulħadd jifhem is-sinjal, allura x'inhu sinjal ta' skoperta?

L-hekk imsejħa skoperta tas-sinjali hija fil-fatt screening tas-sinjali. Is-sinjal riċevut mill-antenna huwa messy ħafna, u hemm kull tip ta 'sinjali. Is-sinjali li għandna bżonn verament (sinjali ta 'frekwenza speċifikata) li jeħtieġ li jiġu "iffiltrati" minn dawn is-sinjali cluttered, u li hija skoperta.

Sabiex tinkiseb skoperta, il-konduttività unidirezzjonali (konduttività unidirezzjonali) hija ċ-ċavetta. Il-mewġ manjetiku bla fili huma oxxillazzjonijiet ta 'frekwenza għolja, sa mijiet ta' eluf ta 'darbiet kull sekonda. Il-kurrent indott iġġenerat mill-mewġ elettromanjetiku mingħajr fili jinbidel ukoll bil- "pożittiv, negattiv, pożittiv, negattiv", jekk nużaw dan il-kurrent biex issuq il-earphone, wieħed pożittiv u wieħed negattiv huwa żero, u l-earphone ma jkunx jista 'jagħmel b'mod preċiż identifika s-sinjal.

B'konduttività unidirezzjonali, in-nofs ċiklu negattiv tal-mewġa sine marret, kollha kemm huma pożittivi, u d-direzzjoni tal-kurrent hija l-istess. Billi jiffiltraw il-frekwenzi għoljin, il-headphones jistgħu faċilment iħossu bidliet fil-kurrent.

 

去掉负半周,电流方向变成一致的,容易解读

Sabiex jiskopri s-sinjal, Fleming ħaseb dwar l-"effett Edison" - jista 'jiġi ddisinjat tip ġdid ta' ditekter ibbażat fuq il-fluss ta 'elettroni mill-effett Edison? B'dan il-mod, fl-1904, l-ewwel dajowd elettroniku tal-vakwu fid-dinja twieled taħt idejn Fleming. F'dak iż-żmien, dan id-dijodu kien imsejjaħ ukoll "valv Fleming". (Tubu tal-vakwu, magħruf ukoll bħala tubu elettroniku, kultant jissejjaħ "kanal tal-bili.")

弗莱明发明的2极管

Id-dijodu ta 'Fleming, l-istruttura hija fil-fatt sempliċi ħafna, jiġifieri, f'bozza tal-ħġieġ vakwu, żewġ poli huma mimlijin: katodu (katodu), li jista' jarmu elettroni (raġġi katodiċi) meta jissaħħan; Anodu li jirċievi elettroni.

 

旁热式2极管

Ir-raġuni għaliex il-vakwu fit-tubu tal-ħġieġ huwa li jipprevjeni l-jonizzazzjoni tal-gassijiet, li se jaffettwa l-fluss normali tal-elettroni u jeqred il-kurva karatteristika. (Ippumpjar f'vakwu jista 'wkoll inaqqas b'mod effettiv it-telf ta' ossidazzjoni tal-filament.) )

Transistor

Il-miġja tad-dijodi, li solvew il-ħtieġa għall-iskoperta u r-rettifika, kienet avvanz kbir f'dak iż-żmien. Madankollu, għandu lok għal titjib.

 

德福雷斯特

Fl-1906, ix-xjenzat Amerikan De Forest Lee (De Forest Lee) ivvinta t-tubu tal-elettroni tat-triodu tal-vakwu billi żied b'mod għaqli pjanċa tal-grilja ("gate") mat-tubu tal-elettroni tad-dijodu tal-vakwu.

德·福雷斯特发明的3极管

Meta l-gate huwa miżjud, meta l-vultaġġ tal-gate huwa pożittiv, jattira aktar elettroni mill-katodu. Ħafna mill-elettroni jgħaddu mill-bieb u jilħqu l-anodu, li se jżid ħafna l-kurrent fuq l-anodu. Jekk il-vultaġġ fil-bieb huwa negattiv, l-elettroni fuq il-katodu m'għandhom l-ebda setgħa li jmorru għall-bieb, aħseb u ara l-anodu.

Bidla żgħira fil-kurrent fil-bieb tista 'tikkawża bidla kbira fil-kurrent fl-anodu. Barra minn hekk, il-forma tal-mewġ li qed tinbidel hija eżattament l-istess bħall-kurrent tal-bieb. Għalhekk, it-transistor għandu l-effett ta 'amplifikazzjoni tas-sinjal.

 

Għall-ewwel, it-triode kien grilja waħda, imbagħad saret grilja doppja b'żewġ bordijiet imdaħħla flimkien, u mbagħad sempliċement saret grilja magħluqa sħiħa.

 

围栅

It-twelid tat-triodu tal-vakwu huwa avveniment importanti fil-qasam tal-industrija tal-elettronika.

Dan il-komponent żgħir verament jirrealizza l-użu tal-elettriku biex jikkontrolla l-elettriku (fil-passat, kien ikkontrollat ​​minn swiċċijiet mekkaniċi, li kellhom il-problemi ta 'frekwenza baxxa, ħajja qasira u ħsara faċli), u uża "kurrent żgħir" biex jikkontrolla "kurrent kbir". ".

Dan il-komponent żgħir verament jirrealizza l-użu tal-elettriku biex jikkontrolla l-elettriku (fil-passat, kien ikkontrollat ​​minn swiċċijiet mekkaniċi, li kellhom il-problemi ta 'frekwenza baxxa, ħajja qasira u ħsara faċli), u uża "kurrent żgħir" biex jikkontrolla "kurrent kbir". ".

Ibbażat fuqha, għandna stazzjonijiet tar-radju, radjijiet, fonografi, films, radjijiet, radars, intercoms tar-radju, eċċ., li qed isiru aktar u aktar qawwija. Il-popolarità mifruxa ta 'dawn il-prodotti biddlet il-ħajja ta' kuljum tan-nies u ppromwoviet il-progress soċjali.

真空管

Fl-1919, Schottky tal-Ġermanja ppropona l-idea li żżid gate tal-purtieri bejn il-grada u l-arblu pożittiv. Din l-idea ġiet realizzata minn Lande fl-Ingilterra fl-1926. Dan sar il-quadrude. Aktar tard, Holst u Telegen ta 'l-Olanda ivvintaw il-pentode.

Fis-snin 40 tas-seklu 20, ir-riċerka tat-teknoloġija tal-kompjuter daħlet fil-qofol. Instab li l-konduttività unidirezzjonali tat-tubi tal-elettroni tista 'tintuża biex tiddisinja xi ċirkwiti loġiċi (eż., u ċirkwiti tal-bieb, jew ċirkwiti tal-bieb).

Allura, bdew jintroduċu tubi elettroni fil-qasam tal-kompjuter. F'dak iż-żmien, kważi l-kompjuters elettroniċi kollha, inkluż l-ENIAC (li uża aktar minn 18,000 tubu), kienu bbażati fuq tubi.

 

埃尼阿克

Hawnhekk nitkellmu fil-qosor dwar iċ-ċirkwit tal-bieb. Meta nitgħallmu l-baŜi tal-kompjuters, irridu nkunu tgħallimna operazzjonijiet loġiċi bażiċi, bħal u, jew, le, XOR, l-istess jew, MHUX, jew le, eċċ.

Il-kompjuters jirrikonoxxu biss 0s u 1s. Jagħmel il-kalkoli tiegħu bbażati fuq dawn ir-regoli ta 'operazzjonijiet loġiċi. Pereżempju, 2+1 huwa 0010+0001 binarju, u li tagħmel "operazzjoni XOR" hija ugwali għal 0011, li hija 3.

Iċ-ċirkwit li jimplimenta l-funzjonijiet tal-bieb loġiku ta 'hawn fuq huwa ċ-ċirkwit tal-bieb loġiku. Min-naħa l-oħra, tubu elettroniku konduttiv wieħed (tubu vakwu) jista 'jiġi mmuntat f'diversi ċirkwiti ta' bieb loġiku. Per eżempju, "OR Gate" u "AND Gate" hawn taħt.

A, B huma l-inputs, u F huma l-output

█ transisters

Fl-istess ħin ta 'żvilupp rapidu u applikazzjoni ta' tubi elettroni, in-nies sabu gradwalment li hemm xi żvantaġġi f'dan il-prodott:

Min-naħa waħda, it-tubu huwa faċli biex jinkiser u għandu rata għolja ta 'falliment; Min-naħa l-oħra, it-tubu jeħtieġ li jissaħħan, u ħafna enerġija tinħela fuq il-ġenerazzjoni tas-sħana, li ġġib ukoll konsum ta 'enerġija estremament għoli.

Għalhekk, in-nies bdew jaħsbu dwar jekk kienx hemm mod aħjar biex jiskopru, jirrettifikaw u jamplifikaw is-sinjal. Naturalment, hemm modi. F'dan iż-żmien, materjal kbir wasal biex jidher, u huwa - semikondutturi.

 

Ir-raħs tas-semikondutturi

Ejja mmorru lura fiż-żmien għas-seklu 18. Fl-1782, il-fiżiku Taljan famuż Alessandro Volta (Alessandro Volta) sab li l-materja solida tista 'tkun bejn wieħed u ieħor maqsuma fi tliet tipi:

L-ewwel, metalli bħad-deheb, fidda, ram, ħadid, eċċ., Huma estremament konduttivi u jissejħu kondutturi;

It-tieni, materjali bħall-injam, ħġieġ, ċeramika, majka, eċċ., Li mhumiex faċli biex iwettqu l-elettriku, jissejħu iżolaturi;

It-tielet, bejn konduttur u iżolatur, jarmi bil-mod.

Il-proprjetajiet strambi tat-tielet materjal huma msejħa "Semiconductor Nature" minn Volt, li tfisser "proprjetajiet semikondutturi". Din hija l-ewwel darba fl-istorja tal-bniedem li t-terminu "semikonduttur" deher.

 

亚历山德罗·伏特

Aktar tard, numru ta 'xjentisti, intenzjonalment jew mhux intenzjonalment, skoprew xi proprjetajiet semikondutturi. Pereżempju, fl-1833, Michael Faraday skopra li meta t-temperatura tas-sulfid tal-fidda tiżdied, ir-reżistenza tonqos (il-proprjetà sensittiva għas-sħana tas-semikondutturi).

Fl-1839, ix-xjenzat Franċiż Alexandre Edmond Becquerel skopra li d-dawl jista 'jikkawża differenza potenzjali bejn iż-żewġt itruf ta' ċerti materjali (l-effett fotovoltajku tas-semikondutturi).

Fl-1873, Willoughby Smith skopra li l-konduttività tal-materjali tas-selenju tiżdied meta jkunu esposti għad-dawl (l-effett fotokonduttiv tas-semikondutturi).

Dawn il-fenomeni, ħadd ma kien kapaċi jispjegahom dak iż-żmien, u ma tantx ġibdu l-attenzjoni.

Fl-1874, ix-xjenzat Ġermaniż Karl Ferdinand Braun skopra l-proprjetajiet ta 'konduzzjoni unidirezzjonali tal-kurrent elettriku f'minerali naturali (sulfidi tal-metall). Dan huwa tragward enormi.

 

卡尔·布劳恩

Fl-1906, l-inġinier Amerikan Greenleaf Whittier Pickard, ibbażat fuq il-kristall tal-mineral chalmer, ivvinta d-ditekter tal-kristall famuż, magħruf ukoll bħala "detector tal-whisker tal-qtates" (il-geophone għandu sonda fuqu, ħafna bħal whisker tal-qtates, għalhekk l-isem ).

 

矿石检波器

Il-geophone tal-minerali huwa l-aktar apparat semikonduttur bikri tal-umanità. Id-dehra tagħha hija "test żgħir" ta 'materjali semikondutturi. Għalkemm kellu xi nuqqasijiet (kontroll tal-kwalità fqira, xogħol instabbli, minħabba li l-mineral ma kienx ta 'purità għolja), ta spinta qawwija għall-iżvilupp tat-teknoloġija elettronika. F'dak iż-żmien, riċevituri tar-radju bbażati fuq geophones minerali promossi l-popolarizzazzjoni tax-xandir u t-telegrafija mingħajr fili.

 

Il-miġja tat-teorija tal-banda

In-nies jużaw geophones minerali, iżda qatt ma jifhmu kif jaħdmu. F'aktar minn 30 sena minn dakinhar, ix-xjentisti ripetutament staqsew għaliex hemm materjali semikondutturi. Għaliex jistgħu jintużaw materjali semikondutturi għal konduzzjoni unidirezzjonali?

Fil-jiem bikrija, ħafna nies saħansitra ddubitat li materjali semikondutturi verament jeżistu. Il-fiżiku famuż Pauli darba qal, "In-nies m'għandhomx ikunu jistudjaw is-semikondutturi, huwa mess maħmuġ, u min jaf jekk hemmx semikondutturi." "

Aktar tard, bit-twelid u l-iżvilupp tal-mekkanika kwantistika, fl-aħħar kien hemm avvanz fir-riċerka teoretika tas-semikondutturi.

Fl-1928, Max Karl Ernst Ludwig Planck, fiżiku Ġermaniż u wieħed mill-fundaturi tal-mekkanika kwantistika, ippropona l-ewwel it-teorija tal-meded ta 'enerġija solida fl-applikazzjoni tal-mekkanika kwantistika biex tistudja l-konduzzjoni tal-metalli.

 

量子理论之父,普朗克

Huwa jemmen li taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku estern, il-konduttività tas-semikondutturi hija maqsuma f'konduttività bil-parteċipazzjoni ta' "toqob" (jiġifieri, konduzzjoni tat-tip P) u konduttività b'parteċipazzjoni ta 'elettroni (jiġifieri, konduzzjoni tat-tip N). Ħafna mill-proprjetajiet eżotiċi tas-semikondutturi huma determinati kemm minn "toqob" kif ukoll mill-elettroni. Aktar tard, it-teorija tal-banda ġiet raffinata aktar biex tispjega b'mod sistematiku d-differenzi essenzjali bejn il-kondutturi, iżolaturi u semikondutturi. Ejja nagħtu ħarsa qasira lejn it-teorija tal-banda. Kif tgħallimt fil-fiżika tal-iskola tan-nofs, l-oġġetti huma magħmula minn molekuli, atomi, u l-qoxra ta 'barra ta' atomu hija elettron. Meta l-atomi ta 'oġġett solidu jkunu qrib xulxin, l-elettroni jitħalltu flimkien. Il-mekkanika kwantika temmen li l-elettroni ma jistgħux jibqgħu f'orbita waħda u "jiġġarraf". Bħala riżultat, l-orbita kienet maqsuma f'diversi binarji rqaq. Fil-mekkanika kwantistika, dan l-orbital fin jissejjaħ livell ta 'enerġija. L-orbita wiesgħa ffurmata minn binarji rqaq multipli mbuttat flimkien tissejjaħ il-faxxa tal-enerġija. Miż-żewġ faxex, dik ta 'isfel hija l-faxxa ta' valenza, dik ta 'fuq hija l-faxxa tal-konduzzjoni, u dik tan-nofs hija l-faxxa pprojbita. Bejn il-faxxa tal-valenza u l-faxxa tal-konduzzjoni hemm faxxa pprojbita. Id-distanza tal-faxxa pprojbita, li hija l-faxxa tal-faxxa (distakk tal-faxxa tal-enerġija).

L-elettroni jimxu f'orbita wiesgħa u huma makroskopikament konduttivi. Hemm wisq elettroni, huma iffullar, ma jistgħux jiċċaqilqu, u makroskopikament mhumiex konduttivi. Xi orbiti sħaħ u orbiti vojta huma qrib ħafna flimkien, u l-elettroni jistgħu faċilment jimxu minn orbiti sħaħ għal orbiti vojta u jimxu liberament, li jissejjaħ kondutturi. Iż-żewġ orbiti huma wisq 'il bogħod minn xulxin, id-distakk huwa kbir wisq, l-elettroni ma jistgħux jgħaddu, u m'hemm l-ebda mod kif tmexxi l-elettriku. Madankollu, jekk iżżid enerġija mid-dinja ta 'barra, tista' tbiddel dan l-istat.

Jekk id-distakk tal-medda huwa fi ħdan 5 elettron volts (5 EV), enerġija żejda hija miżjuda mal-elettron, u l-elettron jista 'jlesti l-qabża u jiċċaqlaq liberament, jiġifieri, konduzzjoni. Dan jappartjeni għal semikondutturi. (Il-bandgap hija madwar 1.12 eV għas-silikon u 0.67 eV għall-ġermanju.) Jekk id-distakk tal-banda jaqbeż il-5 electron volts (5EV), l-elettroni normalment ma jistgħux jaqsmuha, u hija iżolatur. (Jekk id-dinja ta 'barra żżid ħafna enerġija, tista' wkoll tgħinha bil-forza jaqsam il-passat.) Per eżempju, l-arja, l-arja hija iżolatur, iżda l-elettriku ta 'vultaġġ għoli jista' wkoll jinkiser mill-arja u jifforma kurrent elettriku. Ta 'min isemmi li s-"semikonduttur bandgap wiesa'" li ħafna drabi nisimgħu dwaru issa huwa t-tielet ġenerazzjoni ta 'materjali semikondutturi, inklużi karbur tas-silikon (SiC), nitrur tal-gallju (GaN), ossidu taż-żingu (ZnO), djamant, nitrur tal-aluminju (AlN). ), eċċ.

Their advantages are large bandgap width (>2.2EV), kamp elettriku ta 'tqassim għoli, konduttività termali għolja, kapaċità qawwija kontra r-radjazzjoni, effiċjenza luminuża għolja, frekwenza għolja, jistgħu jintużaw għal temperatura għolja, frekwenza għolja, reżistenza għar-radjazzjoni u apparati ta' qawwa għolja, hija d-direzzjoni tal-industrija. żvilupp qawwi attwali. Aktar qabel semmejna elettroni u toqob. Hemm żewġ tipi ta 'trasportaturi fis-semikondutturi: elettroni ħielsa u toqob. Elettroni ħielsa huma familjari għal kulħadd, x'inhi toqba?

Toqob huma magħrufa wkoll bħala toqob elettroni. F'temperatura tal-kamra, minħabba l-moviment termali, numru żgħir ta 'elettroni enerġetiċi fil-quċċata tal-faxxa ta' valenza jistgħu jaqsmu l-medda u jimxu 'l fuq fil-faxxa tal-konduzzjoni u jsiru "elettroni ħielsa". Wara li l-elettroni jimxu, "toqba" titħalla lura. Il-bqija ta 'l-elettroni li mhumiex promossi jistgħu jidħlu f'din it-"toqba" u jiġġeneraw kurrent elettriku. Għandu jiġi nnutat li t-toqba nnifisha hija immobbli, iżda l-proċess ta '"mili tat-toqba" jipproduċi effett ta' fluss elettriku pożittiv, għalhekk huwa wkoll meqjus bħala trasportatur.

Fl-1931, Charles Thomson Wilson ippropona mudell fiżiku ta 'semikondutturi bbażat fuq it-teorija tal-banda. Fl-1939, il-fiżiku Sovjetiku AS Davydov (AS Давыдов), il-fiżiku Brittaniku Nevill Francis Mott (Nevill Francis Mott), u l-fiżiċista Ġermaniż Walter Hermann Schottky (Walter Hermann Schottky) ikkontribwew għat-teorija bażika tas-semikondutturi. Davydov kien l-ewwel li għaraf ir-rwol ta 'ftit trasportaturi fis-semikondutturi, filwaqt li Schottky u Mott żviluppaw il-famuża "teorija tad-diffużjoni". Ibbażat fuq il-kontribuzzjonijiet ta 'dawn il-bigwigs, il-pedament tat-teorija bażika tas-semikondutturi ġiet stabbilita gradwalment.

 

It-twelid tat-transistor

Wara t-twelid tal-geophone tal-minerali, ix-xjentisti sabu li l-prestazzjoni tal-geophone għandha relazzjoni kbira mal-purità tal-mineral. Iktar ma tkun għolja l-purità tal-mineral, aħjar il-geophone se jwettaq. Għalhekk, ħafna xjenzati wettqu riċerka ta 'purifikazzjoni fuq materjali tal-minerali (bħal sulfide taċ-ċomb, sulfide tar-ram, ossidu tar-ram, eċċ.), U l-proċess ta' purifikazzjoni ġie mtejjeb kontinwament.

Fis-snin 30 tas-seklu 20, Russell Shoemaker Ohl, xjenzat fil-Laboratorji Bell, ippropona li geophone magħmul minn materjali tal-kristall purifikat jissostitwixxi kompletament diode tal-elettroni. (Taf, dak iż-żmien, it-tubu kien f'dominanza assoluta tas-suq.) )

 

罗素·奥尔,他还是现代太阳能电池之父

Wara li ttestja aktar minn 100 materjal wieħed wieħed, iddeċieda li l-kristalli tas-silikon kienu l-aktar materjal ideali għall-ġeofoni. Biex jittestja l-konklużjonijiet tiegħu, huwa rfina fużjoni tal-kristall tas-silikon ta 'purità għolja bl-għajnuna tal-kollega tiegħu Jack Scaff. Minħabba li Bell Labs ma kellhomx il-kapaċità li jaqtgħu l-kristalli tas-silikon, Orr bagħtet il-fużjoni lil maħżen tal-ġojjellerija biex jaqtgħuha f'kampjuni tal-kristall ta 'daqsijiet differenti. B'mod mhux mistenni, wieħed mill-kampjuni, wara l-illuminazzjoni, ġab ruħu bħala elettrodu pożittiv f'tarf wieħed u elettrodu negattiv fit-tarf l-ieħor, li Orr semmiet bħala r-reġjuni P u N, rispettivament. B'dan il-mod, Orr ivvinta l-ewwel junction PN semikondutturi tad-dinja (junction P–N). Matul it-Tieni Gwerra Dinjija, Western Electric, sussidjarja ta 'AT&T, immanifatturat lott ta' dajowds tal-kristall tas-silikon ibbażati fuq kristalli semikondutturi purifikati. Id-daqs żgħir u r-rata baxxa ta 'falliment ta' dawn id-dijodi tejbu ħafna l-prestazzjoni u l-affidabbiltà tas-sistemi tar-radar Allied. L-invenzjoni ta 'Orr tal-junction PN u l-prestazzjoni eċċellenti tad-dijodi tal-kristall tas-silikon saħħew id-determinazzjoni ta' Bell Labs li jiżviluppaw teknoloġija tat-transistor. Fl-1945, William Shockley ta 'Bell Labs, wara li kkomunika ma' Russell Orr, ġibed id-dijagramma tal-banda ta 'semikondutturi tat-tip P u tat-tip N ibbażata fuq it-teorija tal-banda, u fuq din il-bażi, ippropona l- "ipoteżi tal-effett tal-kamp"

.

肖克利的场效应设想

Wara li ttestja aktar minn 100 materjal wieħed wieħed, iddeċieda li l-kristalli tas-silikon kienu l-aktar materjal ideali għall-ġeofoni. Biex jittestja l-konklużjonijiet tiegħu, huwa rfina fużjoni tal-kristall tas-silikon ta 'purità għolja bl-għajnuna tal-kollega tiegħu Jack Scaff. Minħabba li Bell Labs ma kellhomx il-kapaċità li jaqtgħu l-kristalli tas-silikon, Orr bagħtet il-fużjoni lil maħżen tal-ġojjellerija biex jaqtgħuha f'kampjuni tal-kristall ta 'daqsijiet differenti. Ipotizzat li l-ħlas intern tal-wejfer tas-silikon jista 'jiċċaqlaq liberament, u jekk il-wejfer kien irqiq biżżejjed, taħt l-influwenza tal-vultaġġ applikat, elettroni jew toqob fil-wejfer tas-silikon joħorġu fuq il-wiċċ, u jżidu ħafna l-konduttività tal-wejfer tas-silikon. , u b'hekk jinkiseb l-effett ta 'amplifikazzjoni kurrenti. Ibbażat fuq din il-viżjoni, fit-23 ta 'Diċembru, 1947, John Bardeen u Walter Bratton ta' Bell Labs bnew l-ewwel amplifikatur tat-triodu semikonduttur fid-dinja. Jiġifieri, il-ħaġa li ġejja stramba ħafna u li tidher ħażina:

世界上第一个晶体管(基于锗半导体)

晶体管的电路模型

Skont ir-rekords sperimentali, dan it-transistor jista 'jikseb "gwadann ta' vultaġġ ta '100, qligħ ta' enerġija ta '40, u telf kurrenti ta' 1/2.5......", li huwa tajjeb ħafna.

Fl-isem tiegħu, Bardeen u Bratton jargumentaw li l-abbiltà tal-apparat li jamplifika s-sinjali hija dovuta għall-karatteristiċi ta 'konverżjoni tar-reżistenza tiegħu, jiġifieri, is-sinjal imur minn "input ta' reżistenza baxxa" għal "output ta 'reżistenza għolja." Allura, semmewha trans-reżistur. Aktar tard, ġie mqassar bħala transistor.

Ħafna snin wara, Qian Xuesen, xjenzat famuż fiċ-Ċina, stabbilixxa l-isem tat-traduzzjoni Ċiniża tiegħu bħala: transistor.

Ġabra fil-qosor li l-proprjetajiet tas-semikondutturi huma kapaċità speċjali li twettaq l-elettriku (suġġett għal fatturi esterni). Materjali bi proprjetajiet semikondutturi jissejħu materjali semikondutturi. Is-silikon u l-ġermanju huma materjali semikondutturi tipiċi.

Mikroskopikament, sustanzi li huma rranġati pulit skond ċerti liġijiet jissejħu kristalli. Il-kristalli tas-silikon għandhom forom kristallini monokristallini, polikristallini, amorfu u oħrajn.

Il-morfoloġija tal-kristall tiddetermina l-istruttura tal-faxxa, u l-istruttura tal-faxxa tiddetermina l-proprjetajiet elettriċi. Għalhekk, il-kristalli tas-silikon (ġermanju), bħala materjali semikondutturi, għandhom valur ta 'applikazzjoni daqshekk kbir. Diodes, triodes, u quadrudes huma msemmija mill-funzjonijiet tagħhom. Tubi ta 'l-elettroni (tubi tal-vakwu) u transisters (transisters tas-silikon, transisters tal-ġermanju) huma msemmija fil-prinċipju. It-transistor ivvintat minn Bardeen u Bratton għandu fil-fatt jissejjaħ transistor b'kuntatt punt. Kif tistgħu taraw mill-immaġni hawn taħt, dan id-disinn huwa wisq rudimentali. Għalkemm tikseb il-funzjoni ta 'amplifikazzjoni, hija strutturalment fraġli, sensittiva għal vibrazzjonijiet esterni, u mhux faċli biex timmanifattura, għalhekk m'għandhiex il-kapaċità li tintuża kummerċjalment.

 

Shockley ra dan id-difett u beda rtir biex jistudja disinn ġdid ta 'transistor.

Fit-23 ta’ Jannar, 1948, wara aktar minn xahar ta’ xogħol iebes, Shockley ippropona mudell ġdid ta’ transistor bi struttura ta’ tliet saffi u semmieh Junction Transistor.

肖克利的结式晶体管设计

Kienu Morgan Sparks u Gordon Kidd Teal li għenu lil Shockley jagħmel il-prodott finali. Aċċenn speċjali jeħtieġ li jingħata lil dan Gordon Thiel. Huwa sab li s-sostituzzjoni tal-poli b'semikondutturi monokristallini tista 'twassal għal qligħ sinifikanti fil-prestazzjoni. Barra minn hekk, kien hu li skopra li l-metodu Straight-pull jista 'jintuża biex jippurifika kristalli tal-metall wieħed. Dan il-metodu intuża minn dakinhar u huwa l-aktar metodu dominanti ta 'fabbrikazzjoni ta' kristall wieħed fl-industrija tas-semikondutturi. It-twelid tat-transistors huwa ta 'sinifikat kbir għall-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija tal-bniedem. Għandu l-abbiltà ta 'tubi ta' l-elettroni, iżda jegħleb in-nuqqasijiet kollha ta 'volum kbir, konsum għoli ta' enerġija, ingrandiment żgħir, ħajja qasira u spiża għolja ta 'tubi ta' l-elettroni. Mill-mument li twieled, ġie deċiż li se tikseb sostituzzjoni sħiħa tat-tubu.

 

正在生产晶体管的工人

Fil-qasam tal-komunikazzjoni mingħajr fili, transistors, bħal tubi elettroni, jistgħu jarmu, jiskopru, u jamplifikaw mewġ elettromanjetiku. Fil-qasam taċ-ċirkwiti diġitali, it-transistors jistgħu wkoll ikunu aktar konvenjenti biex jiġu implimentati ċirkwiti loġiċi. Waqqa 'pedament sod għat-tlugħ tal-industrija tal-elettronika.

 

Aktar tard, il-familja tat-transistor kibret

█IC

Il-miġja tat-transistors għamilha possibbli li ċ-ċirkwiti elettriċi jiġu minjaturizzati.

Fl-1952, Geoffrey Dummer, xjenzat magħruf fir-Royal Radar Research Institute fir-Renju Unit, innota waqt konferenza:

"Bil-miġja tat-transistors u l-istudju komprensiv tas-semikondutturi, issa jidher konċepibbli li l-apparat elettroniku tal-futur huwa komponent solidu mingħajr wajers ta 'konnessjoni."

F'Awwissu 1958, Kilby, impjegat ġdid ta 'Texas Instruments, skopra li ċirkwiti ċkejkna, magħmula minn ħafna apparati, jistgħu jiġu fabbrikati fuq wafer wieħed. Fi kliem ieħor, apparat elettroniku differenti (eż. resistors, capacitors, diodes, u transisters) jistgħu jsiru fuq wejfers tas-silikon u konnessi b'wajers irqaq.

Ftit wara, fit-12 ta 'Settembru, Kilby irnexxielu jimmanifattura ċirkwit taċ-ċippa tal-ġermanju twil 7/16 pulzier u wiesa' 1/16 pulzier ibbażat fuq l-ideat tiegħu stess, li kien ukoll l-ewwel ċirkwit integrat fid-dinja.

 

Dan iċ-ċirkwit huwa oxxillatur transistor wieħed b'rispons RC, u l-ħaġa sħiħa hija mwaħħla mal-pjastra tal-ħġieġ, li tidher rudimentali ħafna. L-apparati taċ-ċirkwit huma konnessi minn wajers irqaq imxerrda. Fl-istess ħin li Kilby kien qed jivvinta ċ-ċirkwit integrat, persuna oħra wkoll għamlet avvanz f'dan il-qasam. Dik il-persuna kienet Robert Norton Noyce ta' Fairchild Semiconductor (li aktar tard waqqaf Intel). Fairchild hija kumpanija ko-imwaqqfa minn "Tmien tradituri" ta 'Silicon Valley (ara: Il-Leġġenda ta' Fairchild), li għandha saħħa qawwija fit-teknoloġija tas-semikondutturi. Jean Hoerni, wieħed mit-"Tmien Tradituri", ivvinta l-Proċess tal-Planner importanti ħafna. F'dan il-proċess, saff ta 'ossidu tas-silikon huwa miżjud mal-wejfer tas-silikon bħala saff iżolanti. Imbagħad, issir toqba f'dan is-saff ta 'ossidu tas-silikon iżolanti, u l-apparati li saru bit-teknoloġija tad-diffużjoni tas-silikon huma konnessi ma' film tal-aluminju. It-twelid tal-proċess planari ippermetta lil Fairchild biex timmanifattura transistors tal-kristall tas-silikon ta 'prestazzjoni għolja b'daqsijiet estremament żgħar, u għamilha wkoll possibbli li tgħaqqad apparat f'ċirkwiti integrati. Fit-23 ta’ Jannar, 1959, Noyce kiteb fin-noti tax-xogħol tiegħu: "Billi jiffabbrika diversi apparati fuq l-istess wejfer tas-silikon u jgħaqqadhom flimkien permezz ta’ proċess planari, huwa possibbli li jinħolqu ċirkwiti elettroniċi multifunzjonali. Din it-teknoloġija tista’ tnaqqas id-daqs u l-piż ta’ iċ-ċirkwit, u tnaqqas l-ispiża ".

 

诺伊斯

Wara li sar jaf li Kilby kien ippreżenta privattiva għal ċirkwit integrat, Noyce kien jiddispjaċih ħafna, u jemmen li kien pass wisq tard. Madankollu, malajr skopra li l-invenzjoni ta’ Kilby kienet difettuża. Iċ-ċirkwiti integrati ta 'Kilby huma konnessi minn wajers li jtajru, li sempliċement ma jistgħux jiġu prodotti bil-massa u m'għandhomx valur prattiku. Il-viżjoni ta 'Neuss kienet li tagħmel pjanċa negattiva taċ-ċirkwiti u l-komponenti kollha ta' apparat elettroniku u mbagħad inċiżjoni fuq wejfer tas-silikon. Ladarba din il-wejfer tas-silikon ikun imnaqqax, huwa ċ-ċirkwit kollu u jista 'jintuża direttament biex jiġbor il-prodott. Barra minn hekk, id-depożizzjoni evaporattiva tal-metall tista 'tissostitwixxi l-wajers iwweldjati bis-sħana u telimina kompletament il-wajers li jtajru.

 

Ċirkwit integrat tal-kristall tas-silikon ta 'Fairchild

Fit-30 ta 'Lulju, 1959, Neuss applika għal privattiva bbażata fuq l-ideat tiegħu stess: "Apparat semikonduttur - struttura tal-wajer". Strettament, l-invenzjoni ta 'Neuss hija eqreb taċ-ċirkwiti integrati fis-sens modern. Id-disinn ta 'Neuss huwa bbażat fuq proċess planari bbażat fuq is-silikon, filwaqt li d-disinn ta' Kilbi huwa bbażat fuq proċess ta 'diffużjoni bbażat fuq il-ġermanju. Billi bbażat ruħha fuq il-vantaġġi tal-proċess tas-silikon ta 'Fairchild, Neuss għamel ċirkwiti li huma tabilħaqq aktar avvanzati minn Kirby. Fl-1966, it-tribunal finalment ta lil Kilby l-invenzjoni tal-idea ta 'ċirkwit integrat (ċirkwit integrat ibridu) u l-invenzjoni ta' ċirkwit integrat ippakkjat f'ċippa li qed tintuża llum (ċirkwit integrat fil-veru sens tal-kelma), kif ukoll l-invenzjoni tal-proċess tal-manifattura. Kilby huwa magħruf bħala "l-inventur tal-ewwel ċirkwit integrat", filwaqt li Noyce kien dak li "ħarġet bit-teorija ta 'ċirkwiti integrati adattati għall-produzzjoni industrijali". F'Marzu 1960, Texas Instruments irrapporta li Jack. Id-disinn ta 'Kilby nieda uffiċjalment l-ewwel prodott ta' ċirkwit integrat ikkummerċjalizzat fid-dinja, il-flip-flop binarju b'ħafna reżonanti bistabbli tas-silikon 502, li nbiegħ għal $450. Il-programm famuż ta 'l-inżul tal-qamar Apollo xtara miljuni ta' ċirkwiti integrati, u għamlu Texas Instruments u Fairchild ħafna flus. Is-suċċess tas-suq tal-avjazzjoni wassal għall-espansjoni tas-suq ċivili. Fl-1964, Zenith uża ċirkwiti integrati fis-hearing aids, li kien l-ewwel inżul ta 'ċirkwiti integrati fil-qasam ċivili. Kulħadd għandu jkun familjari mal-istorja wara dik. Bl-isforzi konġunti ta 'materjali, proċessi u proċessi, in-numru ta' transistors f'ċirkwiti integrati qed ikompli jiżdied, il-prestazzjoni tkompli titjieb, u l-ispiża tonqos gradwalment, u dħalna fl-era tal-Liġi ta 'Moore.

Il-Liġi ta' Moore: In-numru ta' transistors li jistgħu joqogħdu fuq ċirkwit integrat jirdoppja bejn wieħed u ieħor kull 18-il xahar, u l-prestazzjoni tirdoppja. L-iżvilupp ta 'ċirkwiti integrati fuq skala kbira u ultra-kbar ibbażati fuq ċirkwiti integrati witta t-triq għall-emerġenza ta' ħażna ta 'semikondutturi u mikroproċessuri. Fl-1970, Intel introduċiet l-ewwel ċirkwit integrat tad-dinja DRAM (Dynamic Random Access Memory), l-1103. Is-sena ta 'wara, nedew l-Intel 4004, l-ewwel ċippa programmabbli fid-dinja li tinkludi combinators u kontrolluri. L-età tad-deheb tat-teknoloġija tal-IT bdiet uffiċjalment.

█ L-evoluzzjoni tat-transisters

Ejja mmorru lura u nerġgħu nitkellmu dwar transistors. Mill-miġja tat-transistors, kien hemm ħafna bidliet kbar fil-forma tagħhom. Fil-qosor, huwa prinċipalment minn bipolari għal unipolari. Fil-każ ta 'tip unipolari, minn FET għal MOSFET. Mil-lat strutturali, huwa minn PlanarFET għal FinFET għal GAAFET.

 

Bipolari, unipolari

It-transistor junction ivvintat minn Shockley fl-1948 jissejjaħ transistor junction bipolari (BJT) minħabba li juża żewġ trasportaturi, toqob u elettroni, biex jipparteċipa fil-konduzzjoni elettrika.

Transisters BJT huma disponibbli f'żewġ konfigurazzjonijiet: NPN u PNP:

Kif nistgħu naraw, transistor BJT jagħmel żewġ junctions PN li huma qrib ħafna ta 'xulxin fuq sottostrat semikonduttur. Żewġ junctions PN jaqsmu s-semikonduttur kollu fi tliet partijiet, il-parti tan-nofs hija l-bażi, u ż-żewġ naħat huma l-emittent u l-kollettur. Il-prinċipju tax-xogħol tat-transistors BJT huwa aktar kumpless, u rari jintuża llum, għalhekk mhux se nidħol fih għall-fini tal-ispazju. Essenzjalment, il-funzjoni ewlenija ta 'dan it-transistor hija li l-kollettur jipproduċi bidla kbira fil-kurrent permezz ta' bidla żgħira fil-kurrent fil-bażi, li għandha effett ta 'amplifikazzjoni. L-awtur semma ċirkwiti loġiċi qabel. Hija taħlita ta 'dijodu u transistor BJT, u tissejjaħ ċirkwit DTL (Diode-Transistor Logic). Aktar tard, ċirkwiti TTL (Transistor-Transistor Logic) inbnew kompletament minn transistors. Il-vantaġġi tat-transistors BJT huma l-frekwenza operattiva għolja tagħhom u l-kapaċità qawwija tas-sewqan. Madankollu, għandu wkoll żvantaġġi, bħal konsum għoli ta 'enerġija u integrazzjoni baxxa. Il-proċess tal-manifattura tiegħu huwa wkoll aktar kumpless, u hemm xi żvantaġġi għall-użu ta 'teknoloġija ċatta. Bħala riżultat, maż-żmien, beda jitfaċċa tip ġdid ta 'transistor, magħruf bħala Field Effect Transistor (FET). Fl-1953, Ian Ross u George Dacey ta' Bell Labs ikkollaboraw biex jipproduċu l-ewwel prototip fid-dinja ta' transistor junction field effect (JFET).

JFET(结型场效应晶体管),此为N沟道

JFET huwa apparat semikonduttur bi struttura ta 'tliet arbli (tliet terminali), inkluż sors, drain u gate. JFETs huma maqsuma f'N-channel (N-channel) JFETs u P-channel (P-Channel) JFETs. L-ewwel huwa semikonduttur N-forma b'żewġ semikondutturi tat-tip P fuq kull naħa (kif muri fl-istampa hawn fuq). Dan tal-aħħar huwa semikonduttur f'forma ta 'P b'żewġ semikondutturi tat-tip N fuq iż-żewġ naħat. Il-prinċipju tax-xogħol ta 'JFET huwa sempliċement li jikkontrolla l-junction PN bejn il-bieb u l-kanal, u għalhekk is-saff tat-tnaqqis, billi tikkontrolla l-vultaġġ bejn il-bieb G u s-sors S (VGS fil-figura) u l-vultaġġ bejn il-fossa D u s-sors S (VDS fil-figura). Iktar ma jkun wiesa 's-saff tat-tnaqqis, iktar ikun dejjaq il-kanal, u akbar tkun ir-reżistenza tal-kanal, iżgħar ikun il-kurrent tad-drain (ID fid-dijagramma) li jista' jiġi mgħoddi. L-istat li fih il-kanal huwa kompletament kopert mis-saff tat-tnaqqis jissejjaħ l-istat tal-niskata. Meta transistor JFET jaħdem, jeħtieġ biss tip wieħed ta 'trasportatur, għalhekk jissejjaħ transistor unipolari. Fl-1959, twieled tip ġdid ta 'transistor, li kien il-famuż MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET). Ġie ivvintat minn Mohamed Atala (imsemmi Martin Atala), xjenzat ta 'oriġini Eġizzjana, u Dawon Kahng, xjenzat ta' oriġini Koreana.

MOSFET huwa wkoll magħmul minn sors, drain u gate. Il-"M" f'"MOS" tfisser li l-bieb kien oriġinarjament implimentat bl-użu tal-metall. "O" tfisser li l-bieb u s-sottostrat huma iżolati bl-użu ta 'ossidu. "S" tfisser li l-MOSFET huwa implimentat kollu kemm hu minn semikondutturi.

Transistor MOSFET, magħruf ukoll bħala IGFET (In-insulated Gate FET, transistor insulated gate field effect).

MOSFET(N型)

Dan it-transistor MOSFET huwa wkoll maqsum f'żewġ tipi: "N-tip" u "P-tip", jiġifieri, NMOS u PMOS. Skont it-tip ta 'operazzjoni, hija wkoll maqsuma f'mtejba u eżawrita. Ħu l-MOS tat-tip N (aktar użat komunement) fil-figura ta 'hawn fuq bħala eżempju. Il-materjal semikonduttur tas-silikon tat-tip P intuża bħala s-sottostrat, u żewġ reġjuni tat-tip N ġew imxerrda fuq il-wiċċ, u mbagħad saff ta 'insulazzjoni tad-dijossidu tas-silikon (SiO2) ġie mgħotti fuqu. Fl-aħħarnett, fuq iż-żona N, saru żewġ toqob bil-korrużjoni. Tliet elettrodi huma magħmula fuq is-saff iżolanti u f'żewġ toqob permezz ta 'metallizzazzjoni: G (gate), S (sors), u D (fossa). Is-sottostrat tas-silikon tat-tip P għandu terminal wieħed (B) li huwa konness mas-sors S permezz ta 'ċomb. Il-prinċipju ta 'ħidma ta' MOSFET huwa relattivament sempliċi: Normalment, reġjun ta 'tnaqqis newtrali huwa ffurmat bejn ir-reġjun N u s-sottostrat P minħabba r-rikombinazzjoni naturali tat-trasportaturi.

Wara li vultaġġ 'il quddiem jiġi fornut lill-bieb, l-elettroni fir-reġjun P se jakkumulaw taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku taħt l-ossidu tas-silikon tal-bieb, li jiffurmaw reġjun b'elettroni daqstant subons, jiġifieri, kanal.

Issa, jekk jiġi applikat vultaġġ bejn id-drenaġġ u s-sors, il-kurrent se jiċċirkola liberament bejn is-sors u d-drenaġġ, u jikseb stat ta 'konduzzjoni.

Il-bieb G huwa bħal xatba li tikkontrolla l-vultaġġ, jekk tiġi applikata vultaġġ għal xatba G, il-bieb jinfetaħ u l-kurrent iwassal mis-sors S għal drain D. Meta jitneħħa l-vultaġġ fuq il-grada, il-bieb jingħalaq u l-kurrent ma jistax jgħaddi minnu .

B'mod partikolari, għandu jiġi rrimarkat li fl-1967, Jiang Dayuan ikkoopera max-xjenzat Ċiniż Shi Min biex jivvinta b'mod konġunt l-istruttura FGMOS (Floating Gate MOSFET) ta '"xatba f'wiċċ l-ilma", li stabbiliet il-pedament tat-teknoloġija tal-ħażna tas-semikondutturi. Aktar tard, il-memorja flash kollha, FLASH, EEPROM, eċċ., kienu bbażati fuq din it-teknoloġija.

BJT, JFET, MOSFET għadhom kif ġew introdotti, l-ewwel nagħmel dijagramma, tħawwadx il-ħsieb tiegħek:

Fl-1963, Frank Semiconductor ta' Fairchild Semiconductor. Frank Wanlass u Chih-Tang Sah (ta' dixxendenza Ċiniża) l-ewwel ipproponew it-transistor CMOS. Huma jgħaqqdu PMOS ma 'transisters NMOS u jgħaqqduhom fi strutturi komplementari bi kważi l-ebda kurrent quiescent. Din hija wkoll l-oriġini tal-"C" (Komplimentari) ta 'transisters CMOS.

L-akbar karatteristika tas-CMOS hija li l-konsum tal-enerġija huwa ħafna inqas minn dak ta 'tipi oħra ta' transisters. Bl-iżvilupp kontinwu tal-Liġi ta 'Moore, in-numru ta' transistors f'ċirkwiti integrati qed jiżdied, li jagħmel ir-rekwiżiti għall-konsum tal-enerġija jiżdiedu wkoll. Ibbażat fuq il-karatteristiċi ta 'konsum baxx ta' enerġija, CMOS beda jsir mainstream.

Illum, aktar minn 95% taċ-ċipep taċ-ċirkwit integrat huma manifatturati bbażati fuq proċessi CMOS.

Fi kliem ieħor, mis-sittinijiet, il-prinċipji arkitettoniċi ewlenin tat-transistors ġew ffinalizzati fil-biċċa l-kbira. L-ekoloġija taċ-ċirkwit integrat rappreżentata minn CMOS, silikon (l-istokk naturali tas-silikon jaqbeż ħafna dak tal-ġermanju, u r-reżistenza tas-sħana tiegħu hija aħjar mill-ġermanju, għalhekk saret il-mainstream), u t-teknoloġija planari appoġġat l-iżvilupp mgħaġġel tal-industrija kollha għal għexieren ta’ snin.

 

PlanarFET, FinFET, GAAFET

 

Għalkemm il-prinċipju tal-arkitettura ċentrali ma nbidilx, il-forma nbidlet.

Iċ-ċirkwiti integrati qed jiġu aġġornati kontinwament, u l-proċessi u l-proċessi qed jevolvu kontinwament. Meta n-numru ta 'transisters jilħaq ċertu skala, il-proċess se jġiegħel it-transistors "jiddeformaw" biex jissodisfaw il-ħtiġijiet ta' żvilupp. Fil-jiem bikrija, transisters kienu prinċipalment transisters planari (PlanarFETs). Hekk kif it-transistor isir iżgħar, it-tul tal-bieb isir iqsar u iqsar, u d-distanza bejn is-sors u d-drenaġġ joqrob lejn xulxin. Meta l-proċess (jiġifieri, dak li ħafna drabi nsejħu 7nm u 3nm, ġeneralment jirreferi għall-wisa 'tal-bieb) ikun inqas minn 20nm, jinqala' l-inkwiet: il-bieb tal-MOSFET huwa diffiċli biex tagħlaq il-kanal kurrenti, l-elettroni bla kwiet ma jistgħux jiġi mblukkat, il-fenomenu tat-tnixxija jseħħ ripetutament, u l-konsum tal-enerġija jiżdied ukoll.

Sabiex issolvi din il-problema, fl-1999, il-Professur Hu Zhengming, xjenzat Ċiniż-Amerikan, ivvinta uffiċjalment il-FinFET. Meta mqabbel mad-disinn grafiku ta 'PlanarFET, FinFET sar direttament disinn 3D u struttura tridimensjonali. Il-kanal attwali tiegħu jsir porzjon vertikali rqiq bħal xewka tal-ħuta, ikklampjata b'tgeżwir tal-bieb fuq tliet naħat. B'dan il-mod, hemm kamp elettriku relattivament qawwi, li jtejjeb l-effiċjenza tal-kanal ta 'kontroll u jista' jikkontrolla aħjar jekk l-elettroni jistgħux jgħaddu. It-teknoloġija tkompli tevolvi, u sa meta tilħaq il-5nm, il-FinFETs lanqas se jaħdmu. F'dan iż-żmien, kien hemm GAAFET (Wrap-Around Gate Technology Transistor). L-isem sħiħ tal-GAAFET bl-Ingliż huwa Gate-All-Around FET. Meta mqabbel mal-FinFETs, GAAFET idawwar il-grada u drain minn xewk fi "bsaten żgħar" li jgħaddu vertikalment mill-bieb. B'dan il-mod, minn tlieta sa erba 'kuntatti, u wkoll maqsuma f'diversi kuntatti quadruple, il-kontroll tal-bieb tal-kurrent jittejjeb aktar. Samsung tal-Korea t'Isfel iddisinja wkoll forma oħra ta 'GAA, MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET). MBCFET jissostitwixxi nanowires f'GAA b'nanosheets b'ħafna saffi, u l-wisa 'akbar tal-istruttura tal-folja żżid il-wiċċ ta' kuntatt, filwaqt li żżomm il-vantaġġi oriġinali kollha filwaqt li timminimizza l-kumplessità.

 

Fil-preżent, il-kumpaniji ewlenin taċ-ċippa fl-industrija għadhom riċerka fil-fond dwar l-aġġornament tal-forma tat-transistors, sabiex isibu innovazzjonijiet aħjar biex jappoġġjaw l-iżvilupp tat-teknoloġija taċ-ċippa fil-futur.

█ Epilogu

B'mod ġenerali, kemm jekk huwa tubu elettroniku (tubu vakwu) jew transistor, huwa komponent żgħir li juża l-elettriku biex jikkontrolla l-elettriku. It-transistors huma bbażati fuq materjali semikondutturi, sabiex ikunu jistgħu jsiru żgħar biżżejjed. Din hija r-raġuni għaliex iċ-ċipep (ċirkwiti integrati) jistgħu jiksbu "daqs żgħir ħafna, kapaċità kbira". Il-proprjetajiet tal-materjali semikondutturi, kif ukoll ir-rwol tat-transistors, jidhru sempliċi ħafna. Huma mijiet ta 'miljuni ta' "gadgets" sempliċi bħal dawn li jappoġġjaw l-iżvilupp tat-teknoloġija diġitali tal-bniedem u jimbuttawna lejn l-era tal-intelliġenza diġitali.