Site Loader
Posted on 12.09.1980

Содержание

Полевые транзисторы с изолированным затвором со встроенным каналом

Добавлено 21 июля 2018 в 10:06

Сохранить или поделиться

Полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET) – это однополярные устройства, как и обычные полевые транзисторы (JFET): то есть управляемый ток не должен проходить через PN переход. В транзисторе имеется PN переход, но его единственное назначение – обеспечить непроводящую обедненную область, которая используется для ограничения тока через канал.

Ниже показана структура N-канального полевого транзистора с изолированным затвором со «встроенным» каналом:

N-канальный полевой транзистор с изолированным затвором со «встроенным» каналом

Обратите внимание на то, что вывод стока соединяется с любым концом N-канала, и что вывод затвора прикреплен к металлической пластине, отделенной от канала тонким изолирующим барьером. Этот барьер иногда выполняется из двуокиси кремния (основного химического соединения, находимого в песке), которая является очень хорошим изолятором. Из-за конструкции

Метал (затвор) – Оксид (барьер) – Полупроводник (канал) полевые транзисторы с изолированным затвором иногда называют МОП транзисторами или MOSFET транзисторами (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Однако существуют и другие типы конструкции полевых транзисторов с изолированным затвором, поэтому аббревиатуры «IGFET» и «МДП» являются лучшим описанием для этого общего класса транзисторов.

Также обратите внимание на то, что у полевого транзистора с изолированным затвором имеется четыре вывода. На практике вывод подложки непосредственно соединен с истоком, чтобы сделать эти два вывода общими. Обычно это соединение выполняется внутри МДП транзистора, устраняя отдельное соединение подложки, в результате чего получается трехвыводное устройство с немного отличающимся условным обозначением.

N-канальный полевой транзистор с изолированным затвором со «встроенным» каналом

Поскольку исток и подложка объединены, слои N и P МДП транзистора в конечном итоге напрямую связаны друг с другом через внешний провод. Это соединение предотвращает воздействие любого напряжения на PN переход. В результате между этими двумя материалами существует обедненная область, но она никогда не может быть расширена или сужена. Работа полевого транзистора основана на расширении обедненной области PN перехода, но здесь, в МДП транзисторе, этого быть не может, поэтому работа МДП транзистора должна основываться на другом эффекте.

Действительно, поскольку, когда управляющее напряжение подается между затвором и источником, проводимость канала изменяется в результате того, что обедненная область движется ближе или дальше от затвора. Другими словами, эффективная ширина канала изменяется так же, как и в полевом транзисторе, но это изменение ширины канала связано со смещением обедненной области, а не с ее расширением.

В N-канальном полевом транзисторе с изолированным затвором управляющее напряжение, прикладываемое плюсом к затвору и минусом к истоку, имеет эффект отталкивания обедненной области PN перехода, расширяющего канал N-типа и увеличивающего проводимость:

Канал расширяется для получения большей проводимости

Изменение полярности управляющего напряжения имеет противоположный эффект, притягивание обедненной области и сужение канала и, следовательно, уменьшение проводимости канала:

Канал сужается для получения меньшей проводимости

Изолированный затвор допускает использование управляющего напряжения любой полярности без опасности прямого смещения перехода, что было важно для обычных полевых транзисторов. Этот тип полевого транзистора с изолированным затвором, хотя его называют в англоязычной литературе «depletion-type» (тип с обеднением), фактически имеет возможность либо обеднения своего канала (канал сужается), либо его насыщения (канал расширяется). Полярность входного напряжения определяет, какое влияние будет оказываться на канал.

Понять то, какая полярность имеет какой эффект, не так сложно, как может показаться. Ключом является рассмотрение типа полупроводникового легирования, используемого в канале (N-канал или P-канал?), а затем связывание этого типа легирования с выводом источника входного напряжения, подключенного к каналу через вывод истока. Если МДП транзистор является N-канальным, и входное напряжение подключено так, что плюс находится на затворе, а минус – на истоке, канал будет увеличен, поскольку дополнительные электроны накапливаются на канальной стороне диэлектрического барьера. Подумайте, «минус источника соответствует N-типу, тем самым насыщая канал соответствующим типом носителей заряда (электронами) и делая его более проводящим». И наоборот, если входное напряжение подключено к N-канальному МДП транзистору другим способом (минус подключен к затвору, а плюс – к истоку), свободные электроны будут «отняты» от канала, так как конденсатор затвор-канал будет заряжаться, что приводит к истощению канала в плане основных носителей заряда и к уменьшению его проводимости.

Для P-канальных полевых транзисторов с изолированным затвором полярность входного напряжения и воздействия на канал следуют тому же правилу. То есть, требуется полярность, противоположная той, при которой N-канальный МДП транзистор либо истощается, либо насыщается:

Канал P-типа расширяется для получения большей проводимостиКанал P-типа сужается для получения меньшей проводимости

Покажем соответствие полярностей смещения на стандартных условных обозначениях полевых транзисторов с изолированным затвором:

Соответствие полярностей смещения на стандартных условных обозначениях полевых транзисторов с изолированным затвором

Когда между затвором и истоком прикладывается нулевое напряжение, полевой транзистор с изолированным затвором будет проводить ток между истоком и стоком, но не такой большой, как если бы он был насыщен соответствующим напряжением затвора. Это помещает полевые транзисторы с изолированным затвором со встроенным каналом (англ. «depletion-type» IGFET или просто D-type IGFET) в свою собственную категорию транзисторов. Биполярные транзисторы являются нормально выключенными устройствами: при отсутствии тока базы они блокируют любой ток через коллектор. Полевые транзисторы являются нормально включенными устройствами: при прикладывании нулевого напряжения затвор-исток они обеспечивают максимальный ток стока (на самом деле, вы можете выжать из полевого транзистора бо́льшие токи стока, прикладывая небольшое напряжение прямого смещения между затвором и истоком, но на практике так никогда не стоит делать из-за риска повреждения его хрупкого PN перехода). Однако МДП транзисторы со встроенным каналом являются нормально наполовину включенными устройствами: без напряжения затвор-исток их уровень проводимости находится где-то между отсечкой и полным насыщением. Кроме того, они допускают прикладывание напряжений затвор-исток любой полярности, причем PN переход невосприимчив к повреждению из-за изолирующего барьера и, в частности, из-за прямого соединения между истоком и подложкой, предотвращающего любую разность потенциалов на переходе.

По иронии судьбы поведение проводимости МДП транзистора со встроенным каналом поразительно похоже на поведение проводимости электронной лампы из ряда триодов/тетродов/пентодов. Эти устройства были регуляторами тока, управляемыми напряжением, которые также пропускали через себя ток при прикладывании нулевого управляющего напряжения. Управляющее напряжение одной полярности (минус на сетке, и плюс на катоде) уменьшало бы проводимость через лампу, в то время как напряжение противоположной полярности (плюс на сетке, и минус на катоде) увеличивало бы проводимость. Интересно, что одна из более поздних конструкций транзистора демонстрирует те же основные свойства, что и самое первое активное (электронное) устройство.

Несколько анализов в SPICE продемонстрируют регулирующее ток поведение МДП транзисторов со встроенным каналом. Во-первых, тест с нулевым входным напряжением (затвор закорочен на исток) и с изменением напряжения питания от 0 до 50 вольт. На графике показан ток стока:

Тестовая схема 1
 
n-channel igfet characteristic curve m1 1 0 0 0 mod1 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 .model mod1 nmos vto=-1 .dc v1 0 50 2 .plot dc i(vammeter) .end
Ток стока

Как и ожидалось для любого транзистора, управляемый ток остается постоянным на уровне стабилизации в широком диапазоне напряжений питания. В данном случае эта точка стабилизации составляет 10 мкА (1.000E-05). Теперь давайте посмотрим, что произойдет, когда мы приложим отрицательное напряжение к затвору (относительно истока) и будем изменять напряжение питания в том же диапазоне от 0 до 50 вольт:

Тестовая схема 2
n-channel igfet characteristic curve m1 1 3 0 0 mod1 vin 0 3 dc 0.5 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 .model mod1 nmos vto=-1 .dc v1 0 50 2 .plot dc i(vammeter) .end
Ток стока

Неудивительно, что ток стока теперь стабилизируется на более низком значении 2,5 мкА (по сравнению с 10 мкА при нулевом входном напряжении). Теперь давайте приложим входное напряжение другой полярности, чтобы насытить МДП транзистор:

Тестовая схема 3
n-channel igfet characteristic curve m1 1 3 0 0 mod1 vin 3 0 dc 0.5 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 .model mod1 nmos vto=-1 .dc v1 0 50 2 .plot dc i(vammeter) .end
Ток стока

При насыщении транзистора с помощью небольшого управляющего напряжения ток стока теперь увеличивается до 22,5 мкА (2.250E-05). Из этих трех наборов значений напряжений и графиков тока должно быть очевидно, что отношение между током стока и напряжением затвор-исток нелинейно, как это было и с полевым транзистором. При истощающем напряжении 1/2 вольта ток стока составляет 2,5 мкА; при 0 вольт на входе ток стока поднимается до 10 мкА; и при насыщающем напряжении 1/2 вольта ток стока составляет 22,5 мкА. Чтобы лучше понять эту нелинейность, мы можем использовать SPICE для построения графика тока стока в зависимости от входного напряжения, изменяя напряжение от отрицательного (истощающего) значения до положительного (насыщающего) значения, поддерживая напряжение питания V1 на постоянном значении.

n-channel igfet m1 1 3 0 0 mod1 vin 3 0 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 dc 24 .model mod1 nmos vto=-1 .dc vin -1 1 0.1 .plot dc i(vammeter) .end
Зависимость тока стока от напряжения затвор-исток

Подобно тому, как это было с обычными полевыми транзисторами, эта присущая МДП транзисторам нелинейность может вызывать искажения в схеме усилителя, так как входной сигнал не будет воспроизводиться со 100-процентной точностью на выходе. Также обратите внимание, что напряжение затвор-исток примерно 1 вольт в направлении истощения может пережать канал, так что тока стока практически не будет. МДП транзисторы со встроенным каналом, как и обычные полевые транзисторы, имеют определенное напряжение отсечки. Этот параметр точно зависит от конкретного транзистора и может быть не таким, как в нашем моделировании.

Вычислив набор кривых характеристик МДП транзистора, мы увидим диаграмму, не похожую на диаграмму для обычного полевого транзистора:

Выходные характеристики полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом

Оригинал статьи:

Теги

IGFET / МДП транзистор (полевой транзистор с изолированным затвором)LTspiceMOSFET / МОП транзисторSPICEМоделированиеОбучениеПолевой транзисторЭлектроника

Сохранить или поделиться

Полевой транзистор: виды, устройство, особенности

Полевой транзистор – электрический полупроводниковый прибор, выходной ток которого управляется полем, следовательно, напряжением, одного знака. Формирующий сигнал подается на затвор, регулирует проводимость канала n или p-типа. В отличие от биполярных транзисторов, где сигнал переменной полярности. Вторым признаком назовем формирование тока исключительно основными носителями (одного знака).

Классификация полевых транзисторов

Начнём классификацией. Разновидности полевых транзисторов многочисленны, каждая работает сообразно алгоритму:

  1. Тип проводимости канала: n или р. Фактор определяет полярность управляющего напряжения.
  2. По структуре. С р-n-переходом сплавные, диффузионные, МДП (МОП), с барьером Шоттки, тонкопленочные.
  3. Число электродов – 3 или 4. В последнем случае подложка рассматривается обособленным субъектом, позволяя управлять протеканием тока по каналу (помимо затвора).
  4. Материал проводника. Сегодня распространены кремний, германий, арсенид галлия. Материал полупроводника маркируется условным обозначением буквами (К, Г, А) или (в изделиях военной промышленности) цифрами (1, 2, 3).
  5. Класс применения не входит в маркировку, указывается справочниками, дающими сведения, что полевой транзистор часто входит в состав усилителей, радиоприемных устройств. В мировой практике встречается деление по применяемости на следующие 5 групп: усилители высокой, низкой частоты, постоянного тока, модуляторы, ключевые.

    Полупроводниковый транзистор

  6. Диапазон электрических параметров определяет набор значений, в которых полевой транзистор сохраняет работоспособность. Напряжение, ток, частота.
  7. По конструктивным особенностям различают унитроны, алкатроны, текнетроны, гридисторы. Каждый прибор наделен ключевыми признаками. Электроды алкатрона выполнены концентрическими кольцами, увеличивая объем пропускаемого тока.
  8. Числом конструктивных элементов, вмещенных одной подложкой выделяют сдвоенные, комплементарные.

Помимо общей классификации придумана специализированная, определяющая принципы работы. Различают:

  1. Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом.
  2. Полевые транзисторы с барьером Шоттки.
  3. Полевые транзисторы с изолированным затвором:
  • С встроенным каналом.
  • С индуцированным каналом.

В литературе дополнительно упорядочивают структуры следующим образом: применять обозначение МОП нецелесообразно, конструкции на оксидах считают частным случаем МДП (металл, диэлектрик, полупроводник). Барьер Шоттки (МеП) следует отдельно выделять, поскольку это иная структура. Напоминает свойствами p-n-переход. Добавим, что конструктивно в состав транзистора способны входить одновременно диэлектрик (нитрид кремния), оксид (четырехвалентный кремния), как это случилось с КП305. Такие технические решения используются людьми, ищущими методы получения уникальных свойств изделия, удешевления.

FET устройства

Среди зарубежных аббревиатур для полевых транзисторов зарезервировано сочетание FET, иногда обозначает тип управления – с p-n-переходом. В последнем случае наравне с этим встретим JFET. Слова-синонимы. За рубежом принято отделять оксидные (MOSFET, MOS, MOST – синонимы), нитридные (MNS, MNSFET) полевые транзисторы. Наличие барьера Шоттки маркируется SBGT. По-видимому, материал значение, отечественная литература значение факта замалчивает.

Электроды полевых транзисторов на схемах обозначаются: D (drain) – сток, S (source) – исток, G (gate) – затвор. Подложку принято именовать substrate.

Устройство полевого транзистора

Управляющий электрод полевого транзистора называется затвором. Канал образован полупроводником произвольного типа проводимости. Сообразно полярность управляющего напряжения положительная или отрицательная. Поле соответствующего знака вытесняет свободные носители, пока перешеек под электродом затвора не опустеет вовсе. Достигается путем воздействия поля либо на p-n-переход, либо на однородный полупроводник. Ток становится равным нулю. Так работает полевой транзистор.

Ток протекает от истока к стоку, новичков традиционно мучает вопрос различения двух указанных электродов. Отсутствует разница, в каком направлении движутся заряды. Полевой транзистор обратим. Униполярность носителей заряда объясняет малый уровень шумов. Поэтому в технике полевые транзисторы занимают доминирующую позицию.

Конструкция транзистора

Ключевой особенностью приборов назовем большое входное сопротивление, в особенности, переменному току. Очевидный факт, проистекающий из управления обратно смещённым p-n-переходом (переходом Шоттки), либо емкости технологического конденсатора в районе изолированного затвора.

Подложки часто выступает нелегированный полупроводник. Для полевых транзисторов с затвором Шоттки – арсенид галлия. В чистом виде неплохой изолятор, к которому в составе изделия предъявляются требования:

  1. Отсутствие негативных явлений на стыке с каналом, истоком, стоком: светочувствительность, паразитное управление по подложке, гистерезис параметров.
  2. Термостабильность в процессе технологических циклов изготовления изделия: устойчивость к отжигу, эпитаксии. Отсутствие диффузии примесей в активные слои, вызванной этим деградации.
  3. Минимум примесей. Требование тесно связано с предыдущим.
  4. Качественная кристаллическая решетка, минимум дефектов.

Сложно создать значительной толщины слой, отвечающий перечню условий. Поэтому добавляется пятое требование, заключающееся в возможности постепенного наращивания подложки до нужных размеров.

Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и МеП

В этом случае тип проводимости материала затвора отличается от используемого каналом. На практике встретите разные улучшения. Затвор составлен пятью областями, утопленными в канале. Меньшим напряжением удается управлять протеканием тока. Означая увеличение коэффициента усиления.

Биполярный транзистор

В схемах используется обратное смещение p-n-перехода, чем сильнее, тем уже канал для протекания тока. При некотором значении напряжения транзистор запирается. Прямое смещение опасно использовать по той причине, что мощная управляемая цепь может повлиять на контур затвора. Если переход открыт, потечет большой ток, либо приложится высокое напряжение. Нормальный режим обеспечивается правильным подбором полярности и других характеристик источника питания, выбором рабочей точки транзистора.

Однако в некоторых случаях намеренно используются прямые токи затвора. Примечательно, что этот режим могут использовать те МДП-транзисторы, где подложка образует с каналом p-n-переход. Движущийся заряд истока делится между затвором и стоком. Можно найти область, где получается значительный коэффициент усиления по току. Управляется режим затвором. При росте тока iз (до 100 мкА) параметры схемы резко ухудшаются.

Аналогичное включение используется схемой так называемого затворного частотного детектора. Конструкция эксплуатирует выпрямительные свойства p-n-перехода между затвором и каналом. Прямое смещение мало или вовсе нулевое. Прибор по-прежнему управляется током затвора. В цепи стока получается значительное усиление сигнала. Выпрямленное напряжение для затвора является запирающим, изменяется по входному закону. Одновременно с детектированием достигается усиление сигнала. Напряжение цепи стока содержит компоненты:

  • Постоянная составляющая. Никак не используется.
  • Сигнал с частотой несущей. Заводится на землю путем использования фильтрующих емкостей.
  • Сигнал с частотой модулирующего сигнала. Обрабатывается для извлечения заложенной информации.

Недостатком затворного частотного детектора считают большой коэффициент нелинейных искажений. Причем результаты одинаково плохи для слабых (квадратичная зависимость рабочей характеристики) и сильных (выход в режим отсечки) сигналов. Несколько лучшие демонстрирует фазовый детектор на двухзатворном транзисторе. На один управляющий электрод подают опорный сигнал, на стоке образуется информационная составляющая, усиленная полевым транзистором.

Несмотря на большие линейные искажения эффект находит применение. Например, в избирательных усилителях мощности, дозировано пропускающих узкий спектр частот. Гармоники фильтруются, не оказывают большого влияния на итоговое качество работы схемы.

Транзисторы металл-полупроводник (МеП) с барьером Шоттки почти не отличаются от имеющих p-n-переход. По крайней мере, когда дело касается принципов работы. Но благодаря особым качествам перехода металл-полупроводник, изделия способны работать на повышенной частоте (десятки ГГц, граничные частоты в районе 100 ГГц). Одновременно МеП структура проще в реализации, когда дело касается производства и технологических процессов. Частотные характеристики определяются временем заряда затвора и подвижностью носителей (для GaAs свыше 10000 кв. см/В с).

МДП-транзисторы

В МДП-структурах затвор надежно изолирован от канала, управление происходит полностью за счет воздействия поля. Изоляция ведётся за счет оксида кремния или нитрида. Именно эти покрытия проще нанести на поверхности кристалла. Примечательно, что в этом случае также имеются переходы металл-полупроводник в районе истока и стока, как и в любом полярном транзисторе. Об этом факте забывают многие авторы, либо упоминают вскользь путем применения загадочного словосочетания омические контакты.

В теме про диод Шоттки поднимался этот вопрос. Не всегда на стыке металла и полупроводника возникает барьер. В некоторых случаях контакт омический. Это зависит по большей части от особенностей технологической обработки и геометрических размеров. Технические характеристики реальных приборов сильно зависят от различных дефектов оксидного (нитридного) слоя. Вот некоторые:

  1. Несовершенство кристаллической решетки в поверхностной области обусловлено разорванными связями на границе смены материалов. Влияние оказывают как свободные атомы полупроводника, там и примесей наподобие кислорода, который имеется в любом случае. Например, при использовании методов эпитаксии. В результате появляются энергетические уровни, лежащие в глубине запрещенной зоны.
  2. На границе оксида и полупроводника (толщиной 3 нм) образуется избыточный заряд, природа которого на сегодняшний день еще не объяснена. Предположительно, роль играют положительные свободные места (дырки) дефектных атомов самого полупроводника и кислорода.
  3. Дрейф ионизированных атомов натрия, калия и других щелочных металлов происходит при низких напряжениях на электроде. Это увеличивает заряд, скопившийся на границе слоев. Для блокировки этого эффекта в оксиде кремния используют окись фосфора (ангидрид).

Объемный положительный заряд в оксиде влияет на значение порогового напряжения, при котором отпирается канал. Параметр обусловливает скорость переключения и определяет ток утечки (ниже порога). Вдобавок, на срабатывание влияют материал затвора, толщина оксидного слоя, концентрация примесей. Таким образом, результат опять сводится к технологии. Чтобы получить заданный режим, подбирают материалы, геометрические размеры, процесс изготовления с пониженными температурами. Отдельные приемы позволят также уменьшить количество дефектов, что благоприятно сказывается на снижении паразитного заряда.

РЧ Полевые Транзисторы | Farnell Россия

PD85004

2629762

РЧ полевой транзистор, 40 В, 2 А, 6 Вт, 1 ГГц, SOT-89

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		40В 2А 6Вт — 1ГГц SOT-89 3вывод(-ов) 150°C —
MRFE6VP100HR5

2776256

РЧ полевой транзистор, 133 В DC, 1.8 МГц, 2000 МГц, NI-780

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		133В DC — — 1.8МГц 2000МГц NI-780 4вывод(-ов) 225°C —
AFT05MS004NT1

2776253

РЧ полевой транзистор, 30 В DC, 28 Вт, 136 МГц, 941 МГц, SOT-89

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		30В DC — 28Вт 136МГц 941МГц SOT-89 3вывод(-ов) 150°C —
MRF300AN

2917575

РЧ полевой транзистор, 133 В, 272 Вт, 1.8 МГц, 250 МГц, TO-247

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

133В — 272Вт 1.8МГц 250МГц TO-247 3вывод(-ов) 175°C MRF300AN; MRF300BN
SD2941-10W

2807342

РЧ полевой транзистор, 130 В, 20 А, 389 Вт, 175 МГц, M174

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

130В 20А 389Вт — 175МГц M174 4вывод(-ов) 200°C —
MRFE6VP61K25HR5

2776254

РЧ полевой транзистор, 133 В DC, 1.333 кВт, 1.8 МГц, 600 МГц, NI-1230

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		133В DC — 1.333кВт 1.8МГц 600МГц NI-1230 4вывод(-ов) 225°C —
SD2942W

2849643

РЧ полевой транзистор, N-канальный, 130 В, 40 А, 500 Вт, M244

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

130В 40А 500Вт — — M244 5вывод(-ов) 200°C —
MRF300BN

2917576

РЧ полевой транзистор, 133 В, 272 Вт, 1.8 МГц, 250 МГц, TO-247

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

133В — 272Вт 1.8МГц 250МГц TO-247 3вывод(-ов) 175°C MRF300AN; MRF300BN
MRF101AN

2985308

РЧ полевой транзистор, 133 В, 182 Вт, 1.8 МГц, 250 МГц, TO-220

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

133В — 182Вт 1.8МГц 250МГц TO-220 3вывод(-ов) 175°C MRF101AN; MRF101BN
SD2931-10W

2344103

РЧ полевой транзистор, 125 В, 20 А, 389 Вт, 230 МГц, M174

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

125В 20А 389Вт — 230МГц M174 4вывод(-ов) 150°C —
J111

1467948

РЧ полевой транзистор, 35 В, 625 мВт, TO-92

ONSEMI

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука

35В — 625мВт — — TO-92 3вывод(-ов) 150°C —
BF998E6327HTSA1

2480770

РЧ полевой транзистор, 12 В, 30 мА, 200 мВт

INFINEON

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		12В 30мА 200мВт — — — 4вывод(-ов) 150°C —
MRF1K50HR5

2776261

РЧ полевой транзистор, 135 В DC, 1.667 кВт, 1.8 МГц, 500 МГц, NI-1230

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		135В DC — 1.667кВт 1.8МГц 500МГц NI-1230 4вывод(-ов) 225°C —
AFT05MS004NT1

2776253RL

РЧ полевой транзистор, 30 В DC, 28 Вт, 136 МГц, 941 МГц, SOT-89

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Повторная намотка на катушки

Варианты упаковки

Для данного продукта за повторную намотку на катушки взимается плата в размере 5 €

30В DC — 28Вт 136МГц 941МГц SOT-89 3вывод(-ов) 150°C —
AFT05MP075NR1

2890588

РЧ полевой транзистор, 40 В, 690 Вт, 136 МГц, 520 МГц, TO-270WB

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		40В — 690Вт 136МГц 520МГц TO-270WB 4вывод(-ов) 150°C AFT05MP075N Series
MRFE6VP61K25HR6

2776247

РЧ полевой транзистор, 133 В DC, 1.333 кВт, 1.8 МГц, 600 МГц, NI-1230

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		133В DC — 1.333кВт 1.8МГц 600МГц NI-1230 4вывод(-ов) 225°C —
MRFE6VP100HR5

2776256RL

РЧ полевой транзистор, 133 В DC, 1.8 МГц, 2000 МГц, NI-780

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Повторная намотка на катушки

Варианты упаковки

Для данного продукта за повторную намотку на катушки взимается плата в размере 5 €

133В DC — — 1.8МГц 2000МГц NI-780 4вывод(-ов) 225°C —
AFT05MS006NT1

2776258

РЧ полевой транзистор, 30 В DC, 128 Вт, 136 МГц, 941 МГц, PLD-1.5W

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		30В DC — 128Вт 136МГц 941МГц PLD-1.5W 3вывод(-ов) 150°C —
MRFX1K80NR5

2985306

РЧ полевой транзистор, 179 В, 3.333 кВт, 1.8 МГц, 400 МГц, OM-1230

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		179В — 3.333кВт 1.8МГц 400МГц OM-1230 4вывод(-ов) 225°C —
PD84001

2341737

РЧ полевой транзистор, 18 В, 1.5 А, 6 Вт, 1 ГГц, SOT-89

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		18В 1.5А 6Вт — 1ГГц SOT-89 3вывод(-ов) 150°C —
MRF1K50NR5

2890602

РЧ полевой транзистор, 133 В, 2.941 кВт, 500 МГц, 1.8 МГц, OM-1230

NXP

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		133В — 2.941кВт 500МГц 1.8МГц OM-1230 4вывод(-ов) 150°C MRF1K50N Series
MRFE6VP5600HR6

2985241

РЧ полевой транзистор, 130 В, 1.667 кВт, 1.8 МГц, 600 МГц, NI-1230

NXP

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		130В — 1.667кВт 1.8МГц 600МГц NI-1230 4вывод(-ов) 225°C —
PD84008L-E

3129606RL

РЧ полевой транзистор, 25 В, 7 А, 26.7 Вт, 1 ГГц, PowerFLAT

STMICROELECTRONICS

 Посмотреть дополнительные поставки Avnet

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Повторная намотка на катушки

Варианты упаковки

Для данного продукта за повторную намотку на катушки взимается плата в размере 5 €

25В 7А 26.7Вт — 1ГГц PowerFLAT 8вывод(-ов) 150°C —
MRFE6VP5150GNR1

2985235

РЧ полевой транзистор, 139 В, 952 Вт, 1.8 МГц, 600 МГц, TO-270WB

NXP

Штука (Поставляется на разрезной ленте)

Разрезная лента

Варианты упаковки 		139В — 952Вт 1.8МГц 600МГц TO-270WB 4вывод(-ов) 225°C —
PD85015-E

3129674

РЧ полевой транзистор, 40 В, 5 А, 59 Вт, 1 ГГц, PowerSO-10RF

STMICROELECTRONICS

Штука

40В 5А 59Вт — 1ГГц PowerSO-10RF — 165°C —

Полевые транзисторы (Униполярные)- принцип работы и устройство, обозначение на схеме

Полевые транзисторы это отдельный тип полупроводников, которые оснащены одновременно тремя электродами. Их называют истоком, затвором и стоком. В оснащенном стоком/истоком пространстве, находится особый канал токопровождения. В нем и протекает электрический ток. Он изготовлен из материалов, обладающих полупроводниковыми свойствами с переходом либо p либо n.

Управление осуществляется изменением величины проводимости канала, которая находится в прямой зависимости от напряжения заряда, проходящего между затвором и истоком. В биполярных транзисторах ток течет к коллектору от эмиттера, проходя через переходы p-n. В статье рассмотрены все вопросы строения, особенности, сферы использования полевых транзисторов. В качестве дополнения, статья содержит в себе несколько видеоматериалов и одну подробную научную статью.

Различные модели полевых резисторов

Полевые транзисторы с изолированным затвором. Устройство и принцип действия

Полевой транзистор с изолированным затвором (МДП-транзистор, MOSFET) – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. МДП-транзисторы (структура: металл-диэлектрик-полупроводник) выполняют из кремния. В качестве диэлектрика используют окисел кремния SiO2. отсюда другое название этих транзисторов – МОП – транзисторы (структура: металл-окисел-полупроводник). Наличие диэлектрика обеспечивает высокое входное сопротивление рассматриваемых транзисторов (1012 … 1014Ом).

Полевые транзисторы  – это однополярные устройства, как и обычные полевые транзисторы. То есть управляемый ток не должен проходить через PN переход. В транзисторе имеется PN переход, но его единственное назначение – обеспечить непроводящую обедненную область, которая используется для ограничения тока через канал.

Принцип действия МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой полупроводника является токопроводящим каналом этих транзисторов. МДП-транзисторы выполняют двух типов – со встроенным и с индуцированным каналом.

Полевые транзисторы разных размеров

Рассмотрим особенности МДП-транзисторов со встроенным каналом. Конструкция такого транзистора с каналом n-типа показана на рис. 4, а. В исходной пластинке кремния р- типа с относительно высоким удельным сопротивлением, которую называют подложкой, с помощью диффузионной технологии созданы две сильнолегированные области с противоположным типом электропроводности – n. На эти области нанесены металлические электроды – исток и сток. Между истоком и стоком имеется тонкий приповерхностный канал с электропроводностью n- типа. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем (порядка 0,1 мкм) диэлектрика. На слой диэлектрика нанесен металлический электрод – затвор. Наличие слоя диэлектрика позволяет в таком полевом транзисторе подавать на затвор управляющее напряжение обеих полярностей.

Основные характеристики полевых транзисторов.

Основные параметры полевых транзисторов:

  1. Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность;
  2. Максимально допустимая рабочая частота;
  3. Напряжение сток-исток;
  4. Напряжение затвор-сток;
  5. Напряжение затвор-исток;
  6. Максимально допустимый ток стока;
  7. Ток утечки затвора;
  8. Крутизна характеристики;
  9. Начальный ток стока;
  10. Емкость затвор-исток;
  11. Входная ёмкость;
  12. Выходная ёмкость;
  13. Проходная ёмкость;
  14. Выходная мощность;
  15. Коэффициент шума;
  16. Коэффициент усиления по мощности.

Полевые транзисторы разных размеров

Полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом

В полевых транзисторах с управляющим р-n-переходом управление током транзистора достигается путем изменения сечения канала за счет изменения области, занимаемой этим переходом. Управляющий р-n-переход образуется между каналом и затвором, которые выполняются из полупроводников противоположных типов проводимости. Так, если канал образован полупроводником η-типа, то затвор – полупроводником p-типа. Напряжение между затвором и истоком всегда подается обратной полярности, т.е. запирающей р-n-персход. Напомним, что при подаче напряжения обратной полярности область, занимаемая р-n-переходом, расширяется. При этом расширяется и область, обедненная носителями заряда, а значит, сужается область канала, через которую может течь ток. Причем, чем больше значение запирающего напряжения, тем шире область, занимаемая р-n-переходом, и тем меньше сечение и проводимость канала.

Материал в тему: устройство подстроечного резистора.

Так же, как и для биполярных транзисторов, для описания работы полевых транзисторов используют выходные характеристики. Выходная характеристика нолевого транзистора – это зависимость тока стока Iс от напряжения между стоком и истоком при фиксированном напряжении между затвором и истоком. В отличие от биполярного, работа нолевого транзистора может также описываться непосредственной зависимостью выходного параметра – тока стока от входного – управляющего напряжения между затвором и истоком. В зависимости от температуры, эти характеристики несколько изменяются. Напряжение UЗИ, при котором канал полностью перекрывается (IС = 0), называется напряжением отсечки Uотc. Управляющее действие затвора характеризуют крутизной, которая может быть определена по выходным характеристикам (см. рис. 1.15, г):

S = ΔIс/ΔUЗИ, при UСИ = const.

Так как управляющий p-n-переход всегда заперт, у полевых транзисторов практически отсутствует входной ток. Благодаря этому они имеют очень высокое входное сопротивление и практически не потребляют мощности от источника управляющего сигнала. Это свойство относится не только к транзисторам с управляющим р-n-переходом, но и ко всем полевым транзисторам, что выгодно отличает их от биполярных.

Распространённые типы полевых транзисторов

В настоящее время в радиоаппаратуре применяются ПТ двух основных типов – с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором. Опишем подробнее каждую модификацию.

Управляющий p-n-переход

Эти полевые транзисторы представляют собой удлинённый полупроводниковый кристалл, противоположные концы которого с металлическими выводами играют роль стока и истока. Функцию затвора исполняет небольшая область с обратной проводимостью, внедрённая в центральную часть кристалла. Так же, как сток и исток, затвор комплектуется металлическим выводом.

Электронно-дырочный p-n-переход в таких полевых транзисторах получил название управляющего, поскольку напрямую изменяет мощность потока носителей заряда, представляя собой физическое препятствие для электронов или дырок (в зависимости от типа проводимости основного кристалла).

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Изолированный затвор

Конструкция этих полевых транзисторов отличается от описанных выше ПТ с управляющим p-n-переходом. Здесь полупроводниковый кристалл играет роль подложки, в которую на некотором удалении друг от друга внедрены две области с обратной проводимостью. Это исток и сток соответственно. Функцию затвора исполняет металлический вывод, который отделяется от кристалла слоем диэлектрика и, таким образом, электрически с ним не контактирует.

Из-за того, что в конструкции этих полевых транзисторов используются три типа материалов – металл, диэлектрик и полупроводник, – данные радиокомпоненты часто именуют МДП-транзисторами. В элементах, которые формируются в кремниевых микросхемах планарно-эпитаксиальными методами, в качестве диэлектрического слоя используется оксид кремния, в связи с чем буква «Д» в аббревиатуре заменяется на «О», и такие компоненты получают название МОП-транзисторов.

Полевой транзистор на схеме.

Существует два вида этих полевых транзисторов – с индуцированным и встроенным каналом. В первых физический канал отсутствует и возникает только в результате воздействия электрического поля от затвора на подложку. Во-вторых канал между истоком и стоком физически внедрён в подложку, и напряжение на затворе требуется не для формирования канала, а лишь для управления его характеристиками. Схемотехническое преимущество ПТ с изолированным затвором перед транзисторами с управляющим p-n-переходом заключается в более высоком входном сопротивлении.

Это расширяет возможности применения данных элементов. К примеру, они используются в высокоточных устройствах и прочей аппаратуре, критичной к электрическим режимам. В силу конструктивных особенностей МОП-транзисторы чрезвычайно чувствительны к внешним электрическим полям. Это вынуждает соблюдать особые меры предосторожности при работе с этими радиодеталями. В частности, в процессе пайки необходимо использовать паяльную станцию с заземлением, а, кроме того, заземляться должен и человек, выполняющий пайку. Даже маломощное статическое электричество способно повредить полевой транзистор.

Классификация транзисторов.

Выходные характеристики

Семейство выходных характеристик транзистора с управляющим рп-переходом в схеме с общим истоком показано на рис. 26.4. Они ана­логичны выходным характеристикам биполярного транзистора. Эти ха­рактеристики показывают зависимость выходного тока ID от выходного напряжения VDS(напряжения между стоком и истоком) для заданных Значений напряжения на затворе VGS(напряжения между затвором и истоком).

Диапазон изменения смещающего напряжения затвор-исток доволь­но велик (несколько вольт) в отличие от биполярного транзистора, где напряжение база-эмиттер практически постоянно. Видно, что при увеличении (по абсолютной величине) напряжения на затворе ток стока уменьшается. Это уменьшение происходит до тех пор, пока расширяющийся обедненный слой перехода затвор-канал не пере­кроет весь канал, останавливая протекание тока. В этом случае говорят, что полевой транзистор находится в состоянии отсечки.

Схема полевого транзистора.

Напряжение отсечки

рассмотрим выходную характеристику для VGS= 0. При уве­личении напряжения VDS(от нулевого значения) ток стока постепенно увеличивается, пока не достигает точки Р, после которой величина тока практически не изменяется. Напряжение в точке Р называется напря­жением отсечки. При этом напряжении обедненный слой, связанный с обратносмещенным переходом затвор-канал, почти полностью перекры­вает канал. Однако протекание тока IDв этой точке не прекращается, поскольку благодаря этому току как раз и создается обедненный слой. Все кривые семейства выходных характеристик имеют свои точки отсеч­ки: P1, P2 и т. д. Если соединить эти точки друг с другом линией, то правее ее лежит область отсечки, являющаяся рабочей областью полевого транзистора.

Полевой транзистор.

Усилитель на полевом транзисторе с общим истоком

Схема типичного усилителя ЗЧ на полевом транзисторе показана на рис. 26.5. В этой схеме через резистор утечки R1 отводится на шасси очень малый ток утечки затвора. Резистор R3 обеспечивает необходимое обратное смещение, поднимая потенциал истока выше потенциала затво­ра. Кроме того, этот резистор обеспечивает также стабильность режима усилителя по постоянному току. R2 – нагрузочный резистор, который может иметь очень большое сопротивление (до 1,5 МОм). Развязыва­ющий конденсатор С2 в цепи истока устраняет отрицательную обратную связь по переменному току через резистор R3. Следует отметить, что раз­делительный конденсатор С1 может иметь небольшую емкость (0,1 мкФ) благодаря высокому входному сопротивлению полевого транзистора.

При подаче сигнала на вход усилителя изменяется ток стока, вызы­вая, в свою очередь, изменение выходного напряжения на стоке транзи­стора. Во время положительного полупериода входного сигнала напря­жение на затворе увеличивается в положительном направлении, обратное напряжение смещения перехода затвор-исток уменьшается и, следовательно, увеличивается ток IDполевого транзистора. Увеличение ID приводит к уменьшению выходного (стокового) напряжения, и на выходе воспроизводится отрицательный полупериод усиленного сигнала. И на­оборот, отрицательному полупериоду входного сигнала соответствует по­ложительный полупериод выходного сигнала. Таким образом, входной и выходной сигналы усилителя с общим истоком находятся в противофазе.

Расчет статического режима

Одно из преимуществ полевого транзистора – очень малый ток утечки затвора, величина которого не превышает нескольких пикоампер (10-12 A). Поэтому в схеме усилителя па рис. 26.5 затвор находится практически при нулевом потенциале. Ток полевого транзистора протекает от стока к истоку и обычно отождествляется с током стока ID (который, очевидно, равен току истока IS).

Рассмотрим схему на рис. 26.5. Полагая ID = 0,2 мА, вычисляем потенциал истока:

VS = 0,2 мА · 5 кОм = 1 В. Это величина напряжения обратного смещения управляющего    pn-перехода.

Падение напряжения на резисторе R2 = 0,2 мА · 30 кОм = 6 В.

Потенциал стока VD = 15 – 6 = 9 В.

Линия нагрузки

Линию нагрузки можно начертить точно так же, как для биполярного транзистора. Если ID = 0, то VDS= VDD = 15 В. Это точка Х на линии нагрузки. Если VDS= 0, то почти все напряжение VDDисточника питания па­дает на резисторе R2. Следовательно, ID = VDD / R2= 15 В / 30 кОм = 0,5 мА. Это точка Y на линии нагрузки. Рабочая точка Q выбирается таким образом, чтобы транзистор работал в области отсечки. Выбранная рабочая точка Q точка покоя определяется величинами: ID = 0,2 мА, VGS= – 1 В, VDS= 9 В.

Полевой транзистор.

МОП-транзистор

В полевом транзисторе этого типа роль затвора играет металлический электрод, электрически изолированный от полупроводника тонкой пленкой диэлектрика, в данном случае оксида. Отсюда и название транзистора «МОП» – сокращение от «металл-оксид-полупроводник». Канал п-типа в МОП-транзисторе формируется за счет притяже­ния электронов из подложки р-типа диэлектрическим слоем затвора (рис. 26.7). Ширину канала можно изменять, подавая на затвор электрический потенциал. Подача положительного (относительно подложки)

Заключение

Более подробную информацию об устройстве полевых транзисторов можно узнать в статье Лекция о полевых транзисторах. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.bourabai.ru

www.studme.org

www.radiolubitel.net

www.radioprog.ru

www.eandc.ru

Предыдущая

ПолупроводникиЧто такое NTC термисторы

Следующая

ПолупроводникиЧто такое SMD светодиоды

Полевые и биполярные транзисторы

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы относятся к группе полупроводниковых приборов. Они имеют три вывода и два р-n-перехода. Принцип работы этих устройств позволяет использовать и положительные и отрицательные заряды, то есть, дырки и электроны. Управление током, протекающим через них, осуществляется специально выделенным управляющим током. Благодаря своим качествам, этот активный прибор получил широкое распространение.

Основой биполярных транзисторов являются трехслойные полупроводники, типа «р-n-р» и «n-р-n», а также р-n-переходы, в количестве двух. Каждый полупроводниковый слой соединяется с внешним выводом через невыпрямляющий металло-полупроводниковый контакт.

В качестве базы используется средний слой, подключенный к соответствующему выводу. Два крайних слоя также соединяются с выводами и называются эмиттером и коллектором. На схемах эмиттер обозначается стрелкой, которая показывает направление тока, проходящего через транзистор.

В различных приборах, носители электричества дырки и электроны выполняют собственные индивидуальные функции. Тип n-р-n транзисторов получил наибольшее распространение, по сравнению с р-n-р-типом, благодаря лучшим характеристикам и параметрам. Это связано с тем, что в n-р-n устройствах основная роль отводится электронам, обеспечивающим все электрические процессы. Их подвижность в 2-3 раза выше, чем у дырок, таким образом, они проявляют более высокую активность. Кроме того, свойства любого прибора улучшаются за счет того, что площадь перехода коллектора существенно превышает площадь перехода эмиттера.

В состав каждого биполярного транзистора входят два р-n-перехода. Поэтому, работоспособность таких приборов проверяется путем контроля сопротивления этих переходов во время подключения к ним прямого и обратного напряжения.

Нормальная работа n-р-n-прибора обеспечивается путем подачи на коллектор положительного напряжения. За счет этого, осуществляется открытие базового перехода. При появлении базового тока, возникает коллекторный ток. Если в базе возникает отрицательное напряжение, то в этом случае происходит закрытие транзистора.

Оптимальная работа р-n-р-устройств зависит от наличия на коллекторе отрицательного напряжения. С его помощью, базовый переход становится открытым. Закрытие транзистора производится при наличии положительного напряжения. Путем плавных изменений значений тока и напряжения, можно получить все необходимые выходные коллекторные характеристики. В схемах усилителей могут присутствовать режимы общей базы или общего эмиттера.

Свойства полевых транзисторов

К полевым транзисторам относятся устройства, в которых управление всеми процессами осуществляется действующим электрическим полем, направленным перпендикулярно току. Они еще носят название униполярных транзисторов. В своей конструкции эти приборы имеют три контакта, называемые истоком, стоком и затвором. Кроме этого, существует проводящий слой, называемый каналом, по которому происходит течение тока.

Устройства данного типа могут быть «р» или «n» канальными. Расположение и конфигурация каналов бывает вертикальное или горизонтальное, объемное или приповерхностное.

Среди приповерхностных каналов также происходит разделение. Они существуют в качестве инверсионных слоев или могут быть обогащенными и обедненными носителями. Все виды каналов формируются под влиянием внешнего электрического поля. В обедненных каналах присутствуют участки с однородными полупроводниками, которые отделяются от поверхности с помощью обедненного слоя. Приборы, имеющие приповерхностные каналы, структурно состоят из металла-диэлектрика-полупроводника. Они получили наименование МДП-транзисторов.

4. Полевые транзисторы

Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управляющее этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду.

Несколько определений: Вывод полевого транзистора, от которого истекают основные носители зарядов, называется истоком. Вывод полевого транзистора, к которому стекают основные носители зарядов, называется стоком. Вывод полевого транзистора, к которому прикладывается управляющее напряжение,

создающее поперечное электрическое поле называется затвором. Участок полупроводника, по которому движутся основные носители зарядов, между pn

переходом, называется каналом полевого транзистора. Поэтому полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналом p-типа или n-типа.

Условное графическое изображение (УГО) полевого транзистора с каналом n-типа изображено на рисунке 96, а с каналом p-типа на рисунке 97.

Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем, т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.

Классификация: Различают шесть различных типов полевых транзисторов (FET). Их условные обозначения в электрических схемах представлены на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схемные обозначения полевых транзисторов.

Управляющим электродом транзистора является затвор G. Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком D и истоком S. Управляющим напряжением является напряжение UGS. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их свойства не изменяются, если электроды D и S поменять местами. В транзисторах с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n-р- или р-n-переходом. При правильной полярности напряжения UGS диод, образуемый переходом затвор-канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-транзисторов, затвор отделен от канала DS тонким слоем SiO2. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от 1 пА до 1 нА а для МОП-транзисторов они в средней меньше в 103 раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от 1010 до 1013 Ом, а для МОП-транзисторов-от 1013 до 1015 Ом.

Аналогично делению биполярных транзисторов на р-n-р- и n-р-n-транзисторы полевые транзисторы делятся на р-канальные и n-канальные. У n-канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал затвора. У р-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n канальные транзисторы, а р-канальные -лишь в тех случаях, когда на это буду особые причины. Замена n-канальных транзисторов на р-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а так же соответственно изменить полярности включения используемых в схеме диодов и электролитических конденсаторов.

Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении UGS= 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах UGS, близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через n-канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда UGS превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через которые при UGS = 0 протекает некоторый средний ток канала.

У n-канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить более отрицательный потенциал, чем к выводу стока. В симметричном n-канальном транзисторе любой из выводов канала,к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.

В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-n-переходом. Управляющие свойства подложки обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.

10 Полевые транзисторы — СтудИзба

3. Полевые  транзисторы

( или униполярные, или  канальные  транзисторы)

Биполярные транзисторы управляются током, полевые транзисторы управляются напряжением. Различают следующие типы полевых транзисторов: полевые транзисторы с управляющим p-n переходом; полевые транзисторы с изолированным затвором.

      

3.1. Полевой транзистор с p-n переходом

Простейший полевой транзистор с управляющим p-n переходом представляет собой тонкую пластину полупроводникового материала (кремния) с одним p-n переходом в центральной части и с омическими контактами по краям. Его структура показана на рис. 43. Обозначение выводов: С-сток, З-затвор, И-исток. Обозначение на схеме представлено на рис. 44. Изображенный на рис.43 и 44 транзистор называется полевой транзистор с p-n переходом и  каналом n-типа.

В зависимости от электропроводности полупроводника канал может быть n-типа или р-типа. Если подключить к каналу напряжение, то через пластину полупроводника между омическими контактами потечет ток. Ток через канал образуется за счет основных носителей. При n-канале — за счет электронов.

Рекомендуемые файлы

Омический контакт (электрод), от которого течет ток, называется истоком,  а омический контакт, к которому он направлен, – стоком. Электрод, используемый для управления эффективной шириной канала, называется  затвором. Межэлектродные напряжения сток – исток Uси и затвор – исток Uзи отсчитывают относительно истока. Управляющей цепью является цепь затвор-исток (З-И). Управляемой цепью является С-И, в которой регулируется ток.

С помощью Uзи регулируется ширина канала, его проводимость, ток через него. Управление током стока осуществляется путем подачи Uзи со знаком, обратным направлению проводимости p-n перехода. При подаче отрицательного напряжения на затвор в области p-n перехода образуется обедненный слой (как у диода, смещенного в обратном направлении). Чем шире обедненный слой, тем уже канал, по которому могут проходить электроны от истока к стоку, т.к. обедненный слой, лишенный свободных носителей, ведет себя как изолятор, имеющий очень большое сопротивление.

Можно подобрать такое напряжение на затворе (напряжение отсечки тока стока Uзи отс<0), при котором токопроводящий канал будет полностью ликвидирован, т.е. перекрыт и протекание тока через пластину невозможно. Толщина токопроводящего канала при отсутствии стокового напряжения (Uси=0) определяется формулой:

h’=h(1–( Uзи/Uзи отс)1/2),

где h – технологическая толщина канала.

Сопротивление канала:

Rк=Rко/(1–( Uзи/Uзи отс)1/2),

где Rко – сопротивление канала при Uзи=0.

Т.к. управление током через канал производится обратно включенным p-n переходом, то сопротивление участка затвор-исток оказывается очень большим. Оно соответствует сопротивлению полупроводникового диода, включенного в обратном направлении, что выгодно отличает данный полупроводниковый прибор от биполярного транзистора.  Управление толщиной канала осуществляется обратным напряжением  Uзи или, в конечном итоге, поперечным относительно направления тока через канал электрическим полем, что нашло отражение в названии – полевой транзистор. Применять прямое включение управляющего p-n перехода нецелесообразно, т.к. при этом резко возрастает ток через него и возрастает выделяемая на переходе ЗИ мощность (т.е. нагрев перехода).

В отличие от биполярного транзистора ток, текущий через полевой транзистор, образуется только основными носителями, поэтому такой транзистор называют еще униполярным. Он в меньшей степени подвержен влиянию температуры и радиации, т.к. этими факторами определяется концентрация неосновных носителей.

Полевой транзистор с p-n переходом  и  каналом p-типа показан на рис. 45.

транзистора с p-n переходом и каналом n-типа

 Статические характеристики полевого транзистора с p-n переходом и каналом n-типа приведены на рис. 46. Характеристики Ic(Uси) называются выходными стоковыми характеристиками, характеристика Ic(Uзи) называется входной  характеристикой управления.

В общих чертах стоковые характеристики полевого транзистора с p-n переходом похожи на коллекторные характеристики биполярного транзистора: оба транзистора представляют собой источник фиксированного тока на большей части диапазона рабочих напряжений. Другими словами, если напряжение затвор-исток Uзи зафиксировать на определенном уровне, то, начиная с некоторых значений, увеличение напряжения сток-исток Uси оказывает незначительное влияние на ток стока Ic. Это относится  к области выходных характеристик на рис. 46 справа от пунктирной линии – это область насыщения.

Когда напряжение Uси начинает расти от нуля (для транзистора с каналом n-типа), канал ведет себя вначале как резистор, сопротивление которого определяется шириной канала, оставленного в кристалле обедненным слоем. Когда   достигает нескольких сот милливольт, начинает сказываться обратное смещение на затворе и обедненный слой расширяется в основном у стока до тех пор, пока не останется очень узкий проводящий канал. Наибольшее сечение канала находится возле истока, где Up-n=Uзи, а наименьшим – возле стока, где обратное (отрицательное)  напряжение p-n перехода равно Up-n=Uзи-Uси (следует помнить, что Uзи<0, а Uси>0).

Дальнейшее увеличение Uси приводит к еще большему сужению канала (увеличению его сопротивления), почти точно уравновешивающему увеличение Uси. При этом в самом узком месте возле стока всегда остается малое сечение канала, пропускающее ток, т.е. происходит ограничение тока канала. Это, так называемое, насыщение канала. Напряжение, при котором оно наступает, называется напряжением насыщения Uси нас. При этом ток равен значению Ic нач. Так же, как и в случае биполярного транзистора, в области насыщения имеется небольшой положительный наклон.

Описанные процессы отражены на выходных характеристиках на рис. 46.  Из условия Up-n=Uзи отс=Uзи-Uси нас находим:

Uси нас=Uзи-Uзи отс=|Uзи отс|-|Uзи|.

Выражение для тока стока имеет вид:

Iс=Ic нач(1–Uзи/Uзи отс)2.

Это – парабола, график которой является входной характеристикой и имеет вид:

                  

Если в полевом транзисторе при Ucи>Ucи нас изменять напряжение на затворе от 0 до |Uзи|>|Uзи отс|, то толщина суженного участка канала будет уменьшаться до нуля и ток канала станет равным нулю, а в цепи стока протекает некоторый малый остаточный ток (ток отсечки). Он состоит в основном из обратного тока p-n перехода, протекает от стока на затвор и пренебрежительно мал (обычно имеет значение несколько микроампер).

При большом напряжении Ucи, когда Ucи+|Uзи|>Uпроб в обратновключенном управляющем p-n переходе вблизи стока возникает электрический (лавинный) пробой и ток стока резко возрастает. Этот ток замыкается через электрод затвора.

На выходных характеристиках также может быть проведена нагрузочная прямая, как и у биполярных транзисторов.

Типы транзисторов с p-n переходом: КП103 – с каналом p-типа; КП 302, КП 303, КП307 – с каналом n-типа.                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Полевые транзисторы могут работать как в усилительном, так и в ключевом режимах.

 

 

Схема  и  диаграммы   показаны на рис. 47, 48.

Состояние I — ключ разомкнут (транзистор не проводит). Cостояние II — ключ замкнут (транзистор проводит). Такой ключ может быть применен в генераторе пилообразного напряжения для периодического сброса напряжения на конденсаторе.

В отличие от полевых транзисторов с управляющим p-n переходом в МОП-транзисторах электрод затвора изолирован от канала слоем диэлектрика толщиной 0,2…0,3 мкм, в качестве которого обычно применяют окисел (двуокись кремния SiO2).

Структура такого транзистора представлена на рис. 49. Если в этой структуре окисел заменить на p -слой, то мы возвратимся к транзистору с p-n переходом. Транзистор со структурой, показанной на рис.49, называется МОП-транзистор: М-металл, О-окисел, П-полупроводник. Английское название транзистора: MOSFET-Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor. Вывод П — это подложка, т.е. слой, на который наложен слой n -канала. Вывод подложки снабжают стрелкой, указывающей на тип проводимости канала. Обычно подложку присоединяют к истоку. Причем, иногда это делается внутри транзистора. Ее можно оставить и не присоединенной.

МОП-транзисторы имеют две конструктивные разновидности ­– с встроенным каналом и с индуцированным каналом. Обозначение на схеме транзистора с встроенным каналом n-типа показано на рис. 50. Таким транзистором является  КП 305X. Х- буква, характеризующая параметры. Обозначение транзистора с каналом p-типа, приведено на рис. 51.

При работе с МОП-транзисторами необходимо соблюдать меры предосторожности. Изоляция затвора в МОП-транзисторе приводит к тому, что такой транзистор очень чувствителен к статическим зарядам, из-за которых может появиться большой потенциал на затворе и произойти пробой изоляции. Поэтому МОП-транзисторы поставляются с выводами, замкнутыми между собой временной перемычкой. Лучше не удалять эту перемычку, пока транзистор не впаян в схему. У некоторых МОП-транзисторов имеются встроенные защитные диоды и поэтому они не боятся статического электричества. 

3.2.1. Входные и выходные характеристики МОП — транзистора с встроенным каналом n -типа (КП  305)

Характеристики показаны на рис. 52. Недостаток транзистора с такими характеристиками: Uзи=0, а прибор проводит, т.е. у рассмотренных ранее транзисторов при Uзи=0 существует ток стока. Иногда желательно, чтобы  при Uзи=0, Iс=0. Этим свойством обладают полевые транзисторы с индуцированным  (наведенным) каналом.

Предыдущие МОП-транзисторы имели встроенный канал (p или n-типа). Эти транзисторы при Uзи=0 проводят. В полевом транзисторе с индуцированным каналом при Uзи=0 ток отсутствует.

Структура транзистора с индуцированным каналом p-типа представлена на рис. 53. В теле подложки n-типа имеются две сильно легированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости (p-типа). Одна из этих областей используется как исток И, другая – как сток С. Электрод затвора З изолирован от полупроводниковой пластины слоем диэлектрика (SiO2) толщиной 0,2…0,3 мкм. Исток, сток и подложка имеют контакты с соответствующими полупроводниковыми областями и снабжены выводами.

Т.к. высоко легированные р-области истока и стока с полупроводником подложки n-типа образуют p-n переходы, то при любой полярности напряжения сток-исток один из этих переходов оказывается включенным в обратном направлении и препятствует протеканию тока канала, следовательно, между истоком и стоком отсутствует токопроводящий канал.

При подаче отрицательного напряжения на затвор его отрицательный потенциал отталкивает электроны в подложке n-типа от затвора. При некотором отрицательном пороговом напряжении на затворе относительно истока и подложки Uзи пор<0 в подложке n-типа возникает обедненный основными носителями (электронами) инверсный поверхностный слой р-типа, образованный дырками. Этот слой соединяет р-области истока и стока и формирует между ними токопроводящий канал p-типа. Этот канал и обеспечивает проводимость между стоком и истоком. Изменяя напряжение на затворе можно управлять величиной тока стока. Говорят, что такой МОП-транзистор работает в режиме обогащения, в отличие от полевого транзистора с р-n переходом, который работает в режиме обеднения. Дырки в индуцированном канале в n-области подложки являются неосновными носителями заряда.

Изображение на схеме МОП-транзистора с индуцированным каналом p-типа показано на рис. 54. У такого транзистора канал показан в виде прерывистой линии, которая подчеркивает, что собственный проводящий канал между стоком и истоком отсутствует. Типы транзисторов с индуцированным каналом p-типа: КП 301, КП 304.

Входные и выходные характеристики транзистора с индуцированным  каналом p-типа приведены на рис. 55. Транзистор начинает проводить ток при |Uзи|=|Uпор|. Здесь Uпор называется — пороговое напряжение.

На рис. 56 показано изображение МОП — транзистора с индуцированным каналом n-типа. Входная характеристика приведена на рис. 57.

                                                                   

3.2.3. Крутизна

Как можно судить о качестве полевого транзистора? У биполярного транзистора важнейшим параметром является коэффициент усиления по току, который определяется отношением токов. В случае полевого транзистора ток стока Iс управляется напряжением Uзи между затвором и истоком. Таким образом, о способности транзистора усиливать можно судить по величине отношения Iс/Uзи, которое имеет размерность проводимости. Эта величина называется
крутизной, обозначается буквой S  и определяется как отношение
S=dIс/dUзи.

Если Iс измеряется в миллиамперах, а Uзи — в вольтах, то крутизна S указывается в мA/B или в миллисименсах (мСм).

3.2.4. Особенности полевых МОП транзисторов

1.     Очень большое Rвх, он управляется не током, как  биполярный, а напряжением, прикладываемым к цепи затвор–исток. Поэтому для управления им требуется очень маленькая мощность

2.     Высокое быстродействие в ключевых режимах по сравнению с быстродействием биполярных транзисторов, т.к. нет процессов накопления и рассасывания неосновных носителей, как это наблюдается у биполярных транзисторов. В биполярных транзисторах помимо основных носителей тока, существуют также и неосновные, которые транзистор набирает благодаря току базы. С наличием неосновных носителей связано такое понятие как, время рассасывания, которое обуславливает задержку выключения транзистора.

3.     Положительный ТКС, что упрощает включение их на параллельную работу для получения большой нагрузочной способности по току. Между параллельно включенными транзисторами обеспечивается равномерное токораспределение из-за эффекта самовыравнивания токов: если ток через какой-либо транзистор будет больше, чем через другие параллельно включенные транзисторы, то возрастет его нагрев, увеличится сопротивление канала, возрастет напряжение проводимости, в результате возрастет ток через параллельно включенный транзистор. Здесь работает правило электротехники: в цепи с параллельным соединением элементов токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов.

4.  Отсутствие у полевого транзистора явления вторичного пробоя, поэтому его область безопасной работы в координатах ток-напряжение гораздо больше, чем у биполярного транзистора.

5.     Высоковольтные полевые транзисторы по сравнению с биполярными имеют повышенное падение напряжения в режиме насыщения, поэтому они имеют большие потери мощности. Падение напряжения сильно растет с повышением температуры (у биполярных и IGBT – уменьшается) и с ростом рабочего напряжения. Последнее обусловлено тем, что с ростом напряжения растет сопротивление канала (примерно по квадратичному закону).

Буква К обозначает, что в ключе применена пара из двух транзисторов с разным типом проводимости. Такая пара называется комплементарной. Схема ключа показана на рис. 58, диаграммы работы — на рис. 59. Интервал I — входной ключ управления переключен вверх, II — на общей точке. Часто наличие на входе напряжения какой-то величины обозначают единицей, нулевое напряжение — обозначают нулем. Uвых рисуется, оценивая состояние каждого полевого транзистора при подаче на вход единичного или нулевого напряжения. Схема замещения для I интервала показана  на рис. 60, для II интервала — на рис.61.

Состояние ключей определяется по входным характеристикам. Когда состояние выхода ключа противоположно состоянию входа, ключ называется инвертором.

В заключение раздела по полевым транзисторам приводим таблицу обозначений и входных характеристик транзисторов – Таблица 2 и таблицу режимов работы каналов и полярностей электродных напряжений –   Таблица 3. В настоящее время выпускаются МОП-транзисторы на напряжения до 1000В и токи до сотен ампер при рабочей частоте 30…100кГц, управление от цифровых микросхем с напряжением питания 5В. Разработан составной транзистор из комбинации МОП-транзистора с биполярным. Название такого транзистора: биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor). Изображение этого транзистора и его входная характеристика показаны на рис. 62.

3.2.6. Переключатели аналоговых сигналов

Примеры, где применяются переключатели: подключение измерительного прибора к цепям с аналоговыми сигналами; процедура модуляции сигналов; переключения в устройствах контроля параметров работы различных схем электрооборудования и др.

Идеальные переключатели — это полевые транзисторы. Обычно применяются полевые транзисторы с изолированным затвором. Такие транзисторы обеспечивают изоляцию цепи управления ключом от цепи входного переключаемого сигнала. Самый распространенный ключевой элемент — это полевой транзистор (с изолированным затвором и индуцированным каналом). Транзистор с индуцированным каналом наиболее подходит, так как он может обрабатывать сигналы любого знака и является нормально закрытым.


Схема простейшего аналогового переключателя показана на следующем рисунке:

Для этого переключателя:

                 ±Uвх, при замкнутом VT;

Uвых=     0, при разомкнутом VT.

Для сравнения приводим соотношения для логического ключа:

                 1, при замкнутом VT;

Uвых=     0, при разомкнутом VT.

Отсюда видно основное различие между ключами.

Для отпирания полевого транзистора VT в соответствии с его входной характеристикой на затвор нужно подать напряжение, которое отрицательнее напряжения на остальных электродах (сток и исток VT взаимозаменяемы) на величину порогового напряжения Uпор. Для VT p-типа Uпор<0, а характеристика имеет вид:

Чем больше соотношение ïUзï>ïUпорï, тем меньше сопротивление канала. Подложку полевого транзистора обычно подключают к источнику постоянного напряжения. Это позволяет исключить влияние подложки на передачу Uвх.

Для правильной работы переключателя с каналом p — типа необходимо выполнять несколько условий:

1. Для разомкнутого состояния VT на затворе требуется напряжение

Uз выкл>Uпoр+Uвх мах.

Например, при Uпoр=-5В для входного напряжения -10В, на затвор необходимо подать Uз выкл>-5В+(-10В)=-15В, т.е. -14В, -13В и т.д. Для входного напряжения +10В, на затвор необходимо подать Uз выкл>-5В+ (+10В)=+5В, т.е. +6В, +7В и т.д. Соответственно для переключения знакопеременного сигнала на затвор надо подавать большее из этих расчетных напряжений, например, +10В.

2. Для замкнутого состояния VT:

Uз вкл<Uпoр+Uвх min.

Например, при Uпoр=-5В для переключения -10В на затвор необходимо подать Uз вкл=-10В+(-10В)=-20В. Здесь имеется в виду, что при Uпoр=-5В для обеспечения проводимости ключом требуемого тока Ic в соответствии с входной характеристикой на затвор подается напряжение с запасом по сравнению с Uпoр, например, -10В.


Сопротивление проводящего канала транзистора изменяется нелинейно при изменении напряжения на затворе относительно стока или истока. Для уменьшения нелинейности применяют ключ на двух транзисторах с каналами разных типов. Транзисторы включаются параллельно. При этом изменение переключаемого       Uвх при конкретном напряжении на затворе влияет на сопротивление канала противоположным образом, поэтому сопротивление канала меняется меньше при изменении Uвх. В данном случае ключ будет иметь вид:

Подобные ключи выпускаются в виде микросхемы, например отечественная  микросхема К176КТ1.

3.3. Охлаждение полупроводниковых приборов

Рекомендация для Вас — Характеристика телекоммуникационных вычислительных сетей.

В маломощных схемах транзисторы редко рассеивают мощность более 100мВт. Распространение тепла вдоль проводников и конвекция от корпуса транзистора в окружающий воздух при этом оказываются достаточными, чтобы избежать перегрева p-n перехода.

Транзисторы, на которых рассеиваются большие мощности, например, в мощных источниках питания и в выходных каскадах усилителей мощности, требуют применения специальных средств для отвода тепла. Обычно теплоотводы (радиаторы) используются с транзисторами, конструктивное исполнение которых предполагает их работу с радиаторами. Радиатор часто имеет ребристое исполнение и обычно он закрепляется на заземленном металлическом корпусе установки, которая сама может служить теплоотводом. Во всех случаях необходимо помнить, что корпус транзистора обычно соединен с коллектором и поэтому необходима электрическая изоляция между корпусом транзистора и радиатором. Слюдяные или лавсановые прокладки с нанесенной на каждую сторону теплопроводящей пастой гарантируют хороший тепловой контакт.

Качество теплоотвода обычно характеризуется величиной теплового сопротивления, которое учитывает тот факт, что скорость распространения тепла пропорциональна разности температур между источником тепла и внешней средой. В соответствии с этим понятием тепловое сопротивление q равно разности температур, деленной на величину рассеиваемой мощности, и  измеряется в  оС/Вт. Таким образом, корпус теплоотвода, имеющий тепловое сопротивление 3 оС/Вт, при рассеиваемой мощности 30Вт будет нагреваться до температуры на 90 оС выше температуры окружающей среды. Полное тепловое сопротивление транзистора на теплоотводе состоит из последовательного соединения тепловых сопротивлений между полупроводниковым кристаллом и корпусом, корпусом и радиатором, радиатором и окружающей средой. Максимальная температура полупроводникового кристалла обычно составляет 150 оС, а температуру окружающей среды можно принять равной 50 оС (это температура, при которой допускается работа электронной аппаратуры общего назначения).

Производители транзисторов, как правило, указывают безопасную максимальную температуру корпуса для своих транзисторов в 125 оС, кроме того, теплопроводность от корпуса транзистора к радиатору обычно столь хороша, что в большинстве вычислений можно учитывать только тепловое сопротивление между радиатором и воздухом qрв. Зная мощность Р, рассеиваемую транзистором, и полагая, что температура окружающей среды равна 50 оС, можно найти температуру корпуса транзистора: Тк=50+(Р*qрв). Сверяясь с данными производителя, теперь можно выяснить, сможет ли рассматриваемый транзистор рассеивать требуемую мощность при найденной температуре корпуса. Если это не так, то тепловое сопротивление qрв должно быть уменьшено путем применения большего радиатора. Большие ребристые радиаторы для мощных транзисторов обычно имеют тепловое сопротивление 2…4 оС/Вт, которое можно уменьшить до 1 оС/Вт с помощью принудительного охлаждения.

Будущее технологии сегнетоэлектрических полевых транзисторов

  • 1.

    Ma, T. & Han, J.-P. Почему до сих пор не удается найти энергонезависимый сегнетоэлектрический полевой транзистор с памятью? IEEE Electron Device Lett. 23 , 386–388 (2002).

    Артикул Google ученый

  • 2.

    Миколаджик Т., Шредер У. и Слезазек С. Прошлое, настоящее и будущее сегнетоэлектрических воспоминаний. IEEE Trans.Электронные устройства 67 , 1434–1443 (2020).

    Артикул Google ученый

  • 3.

    Sugibuchi, K., Kurogi, Y. & Endo, N. Сегнетоэлектрическое устройство памяти с полевым эффектом, использующее пленку Bi 4 Ti 3 O 12 . J. Appl. Phys. 46 , 2877–2881 (1975). В этой работе был продемонстрирован один из первых сегнетоэлектрических полевых транзисторов с использованием сегнетоэлектрика на основе оксида перовскита.

    Артикул Google ученый

  • 4.

    Скотт Дж. Ф. Ferroelectric Memories Vol. 3 (Springer, 2000).

  • 5.

    Böscke, T. et al. Фазовые переходы в сегнетоэлектрическом оксиде гафния, легированном кремнием. заявл. Phys. Lett. 99 , 112904 (2011).

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Бёске Т., Мюллер Дж., Бройхаус Д., Шредер У. и Бёттгер У. Сегнетоэлектричество в оксиде гафния: КМОП-совместимые сегнетоэлектрические полевые транзисторы. В 2011 г. Electron Devices Meeting 24.5.1–24.5.4 (IEEE, 2011). В данной работе был продемонстрирован сегнетоэлектрический полевой транзистор с сегнетоэлектриком на основе оксида гафния.

  • 7.

    Салахуддин, С., Ни, К. и Датта, С. Эра гипермасштабирования в электронике. Nat. Электрон. 1 , 442–450 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Aly, M. M. S. et al. Энергоэффективные вычисления с большим объемом данных: N3XT 1,000x. Компьютер 48 , 24–33 (2015).

    Google ученый

  • 9.

    Кешаварци, А. и ван ден Хук, W. Edge Intelligence — на сложном пути к триллиону интеллектуальных подключенных устройств Интернета вещей. IEEE Des. Тест 36 , 41–64 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 10.

    Вонг, Дж. К. и Салахуддин, С. Транзисторы с отрицательной емкостью. Proc. IEEE 107 , 49–62 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Дистелхорст, М., Дрождин, К. Стохастический резонанс и переключение доменов. Сегнетоэлектрики 291 , 217–224 (2003).

    Артикул Google ученый

  • 12.

    Херон, Дж.и другие. Детерминированное переключение ферромагнетизма при комнатной температуре с помощью электрического поля. Природа 516 , 370–373 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 13.

    Si, M. et al. Сегнетоэлектрический полупроводниковый полевой транзистор. Nat. Электрон. 2 , 580–586 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Иевлев, А.и другие. Перемежаемость, квазипериодичность и хаос в переключении сегнетоэлектрических доменов, индуцированном зондом. Nat. Phys. 10 , 59–66 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Мюллер К. А. и Буркард Х. SrTiO 3 : собственный квантовый параэлектрик ниже 4 К. Phys. Ред. B 19 , 3593 (1979).

    Артикул Google ученый

  • 16.

    Jerry, M. et al. Аналоговый синапс на сегнетоэлектрических полевых транзисторах для ускорения обучения глубоких нейронных сетей. В 2017 IEEE Int. Собрание электронных устройств (IEDM) , 6.2.1–6.1.4 (IEEE, 2017). В этой работе был продемонстрирован многомодовый (5-битный) синапс весовой ячейки / аналоговый синапс на основе сегнетоэлектрического полевого транзистора для приложений ускорителей глубоких нейронных сетей с модуляцией проводимости × 4 и программными импульсами ~ 75 нс.

  • 17.

    Seo, M. et al. Первая демонстрация совместимого с логическим процессом синапса сегнетоэлектрических плавниковых транзисторов без стыков для нейроморфных приложений. IEEE Electron Device Lett. 39 , 1445–1448 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 18.

    Chung, W., Si, M. & Peide, DY Первая демонстрация полевого транзистора с сегнетоэлектрической нанопроволокой Ge в качестве синаптического устройства для онлайн-обучения в нейронной сети с большим числом состояний проводимости и г max / г мин . В 2018 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) , 15.2.1–15.2.4 (IEEE, 2018).

  • 19.

    Ni, K. et al. Многобитная весовая ячейка FeMFET, совместимая с логикой SoC, для нейроморфных приложений. В 2018 IEEE Int. Конференция по электронным устройствам (IEDM) 13.2.1–13.2.4 (IEEE, 2018).

  • 20.

    Sun, X., Wang, P., Ni, K., Datta, S. & Yu, S. Использование гибридной точности для обучения и вывода: аналоговая синаптическая весовая ячейка на основе 2T-1FeFET. В 2018 IEEE Int. Конференция по электронным устройствам (IEDM) 3.1.1–3.1.4 (IEEE, 2018).

  • 21.

    Li, X. et al. Обеспечение энергоэффективных энергонезависимых вычислений с полевым транзистором с отрицательной емкостью. IEEE Trans. Электронные устройства 64 , 3452–3458 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 22.

    Wang, Z. et al. Экспериментальная демонстрация сегнетоэлектрических нейронов с импульсами для неконтролируемой кластеризации. В 2018 IEEE Int. Конференция по электронным устройствам (IEDM) 13.3.1–13.3.4 (IEEE, 2018). Эта работа экспериментально продемонстрировала концепцию генераторов на основе сегнетоэлектрических полевых транзисторов и импульсных нейронов .

  • 23.

    Fang, Y. et al. Нейромиметическая динамика импульсного нейрона на основе сегнетоэлектрического полевого транзистора. IEEE Electron Device Lett. 40 , 1213–1216 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 24.

    Ван З., Ханделвал С. и Хан А. И. Сегнетоэлектрические генераторы и их связанные сети. IEEE Electron Device Lett. 38 , 1614–1617 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 25.

    Fang, Y. et al. Решатель оптимизации роя на основе нейронных сетей с сегнетоэлектрическими пиками. Фронт. Neurosci. 13 , 855 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 26.

    О, С., Хван, Х. и Ю, И. Сегнетоэлектрические материалы для нейроморфных вычислений. APL Mater. 7 , 0

    (2019).

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Гокмен Т. и Власов Ю. Ускорение обучения глубоких нейронных сетей с помощью резистивных перекрестных устройств: соображения проектирования. Фронт. Neurosci. 10 , 333 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Ni, K. et al. Сегнетоэлектрическая троичная адресно-адресная память для однократного обучения. Nat. Электрон. 2 , 521–529 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 29.

    Tan, A. J. et al. Экспериментальная демонстрация сегнетоэлектрической ячейки памяти с адресацией по содержанию HfO 2 . IEEE Electron Device Lett . (2019).

  • 30.

    Wang, Y. et al. Энергонезависимый процессор с временем пробуждения 3 мкс на основе сегнетоэлектрических триггеров. В 2012 Proc. ESSCIRC 149–152 (IEEE, 2012).

  • 31.

    Мулаосманович, Х., Миколаджик, Т. и Слезазек, С. Накопительная инверсия поляризации в наноразмерных сегнетоэлектрических транзисторах. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 23997–24002 (2018). В этой работе были продемонстрированы нетривиальные эффекты, связанные с переключением сегнетоэлектрической поляризации при масштабированных горизонтальных размерах, а именно метапластичность / накопление поляризации, однодоменное переключение и вероятностное переключение, в короткоканальных сегнетоэлектрических полевых транзисторах .

    Артикул Google ученый

  • 32.

    Ni, K. et al. Вычислительный примитив в памяти для слияния данных датчиков по 28-нм технологии HKMG FeFET. В 2018 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) , 16.1.1–16.1.4 (IEEE, 2018).

  • 33.

    Мулаосманович, Х., Миколаджик, Т. и Слезазек, С. Генерация случайных чисел на основе сегнетоэлектрического переключения. IEEE Electron Device Lett. 39 , 135–138 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 34.

    Luo, J. et al. Безконденсаторный стохастический нейрон с утечкой на FeFET возбуждающих и тормозных связей для SNN с уменьшенной стоимостью оборудования. В 2019 IEEE Int. Встреча по электронным устройствам (IEDM) 6–4 (IEEE, 2019).

  • 35.

    Florent, K. et al. Вертикальный сегнетоэлектрик HfO 2 FET на основе архитектуры 3-D NAND: к плотной памяти с низким энергопотреблением. В 2018 IEEE Int.Конференция по электронным устройствам (IEDM) 2.5.1–2.5.4 (IEEE, 2018).

  • 36.

    Тирумала, С. К. и Гупта, С. К. Реконфигурируемый сегнетоэлектрический транзистор — часть I: устройство и работа устройства. IEEE Trans. Электронные устройства 66 , 2771–2779 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 37.

    Тасним, Н. и Хан, А. И. О возможности динамической настройки и коллапса сегнетоэлектрического окна гистерезиса / памяти в асимметричном устройстве DG MOS: путь к реконфигурируемому устройству логической памяти.В 2018 76-я Конференция по исследованиям устройств (DRC) 1-2 (IEEE, 2018).

  • 38.

    Wang, Z. et al. Криогенная характеристика сегнетоэлектрического полевого транзистора. заявл. Phys. Lett. 116 , 042902 (2020).

    Артикул Google ученый

  • 39.

    Chen, K.-Y., Tsai, Y.-S. & Wu, Y.-H. Влияние ионизирующего излучения на характеристики памяти сегнетоэлектрических полевых транзисторов на основе HfO 2 . IEEE Electron Device Lett. 40 , 1370–1373 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 40.

    Shum, D. et al. Демонстрация функциональности самовыравнивающейся ячейки NVM с разделенным затвором 1,1 В, встроенной в LP 40 нм CMOS для автомобильных приложений и смарт-карт. В 2015 IEEE Int. Семинар по памяти (IMW) https://doi.org/10.1109/IMW.2015.7150288 (IEEE, 2015).

  • 41.

    Канда, А.и другие. Встроенная флеш-система емкостью 24 МБ на основе 28-нм SG-MONOS. Обеспечивает операции чтения на частоте 240 МГц и надежное беспроводное обновление программного обеспечения для автомобильных приложений. IEEE Solid-State Circ. Lett. 2 , 273–276 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 42.

    Tsuda, S. et al. Первая демонстрация FinFET MONOS с разделенным затвором для высокоскоростной и высоконадежной встроенной флеш-памяти в узлах 16/14 нм и выше. В 2016 IEEE Int.Electron Devices Meeting (IEDM) , 11.1.1–11.1.4 (IEEE, 2016).

  • 43.

    Wei, L. et al. STT-MRAM на 7 Мбайт по технологии 22FFL FinFET с временем считывания 4 нс при 0,9 В с использованием схемы записи-проверки-записи и метода определения смещения-отмены. В 2019 IEEE Int. Конференция по твердотельным схемам (ISSCC) , 214–216 (IEEE, 2019).

  • 44.

    Lee, K. et al. Встроенная STT-MRAM высокой плотности 1 Гбит по 28-нм технологии FDSOI. В 2019 IEEE Int. Встреча по электронным устройствам (IEDM) 2.2.1–2.2.4 (IEEE, 2019).

  • 45.

    Jain, P. et al. Встроенный энергонезависимый макрос ReRAM на 3,6 Мбит / с 10,1 Мбит / мм2 в 22-нм технологии FinFET с адаптивными схемами формирования / установки / сброса, обеспечивающий снижение напряжения до 0,5 В с временем срабатывания 5 нс при 0,7 В. В 2019 IEEE Int. Конференция по твердотельным схемам (ISSCC) 212–214 (IEEE, 2019).

  • 46.

    Wu, J. et al. Технология памяти с фазовым переходом, совместимая с 40-нм технологией памяти с низким энергопотреблением. В 2018 IEEE Int. Встреча по электронным устройствам (IEDM) 27–6 (IEEE, 2018).

  • 47.

    Dünkel, S. et al. Основанная на FEFET сверхмаломощная сверхбыстрая встроенная технология NVM для 22-нм FDSOI и выше. В 2017 IEEE Int. Собрание электронных устройств (IEDM) 19–7 (IEEE, 2017). В этой работе были продемонстрированы масштабированные сегнетоэлектрические полевые транзисторы на платформе полностью обедненного кремния на изоляторе (КНИ) на узле 22 нм.

  • 48.

    Trentzsch, M. et al. 28-нм технология HKMG со сверхнизким энергопотреблением, встроенная в энергонезависимую память на основе сегнетоэлектрических полевых транзисторов.В 2016 IEEE Int. Собрание электронных устройств (IEDM) , 11–5 (IEEE, 2016).

  • 49.

    Лю, X., Си, М., Шреста, П., Чунг, К. и Йе, П. Первое прямое измерение субнаносекундного переключения поляризации в сегнетоэлектрическом оксиде гафния-циркония. В 2019 IEEE Int. Встреча по электронным устройствам (IEDM) 15–2 (IEEE, 2019).

  • 50.

    Wei, Y. et al. Магнитоионный контроль спиновой поляризации в мультиферроидных туннельных переходах. npj Quant. Матер. 4 , 1–6 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 51.

    Cheema, S. S. et al. Повышенное сегнетоэлектричество в ультратонких пленках, выращенных непосредственно на кремнии. Природа 580 , 478–482 (2020). Эта работа продемонстрировала масштабируемость толщины сегнетоэлектриков на основе оксида гафния .

    Артикул Google ученый

  • 52.

    Lederer, M. et al. Локальное кристаллографическое обнаружение фазы и отображение текстуры в сегнетоэлектрических пленках HfO 2 , легированных Zr, методом просвечивающей EBSD. заявл. Phys. Lett. 115 , 222902 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 53.

    Гримли Э. Д., Шенк Т., Миколаджик Т., Шредер У. и Лебо Дж. М. Атомная структура доменных и межфазных границ в сегнетоэлектрике HfO 2 . Adv. Матер. Интерф. 5 , 1701258 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 54.

    Ni, K., Chakraborty, W., Smith, J., Grisafe, B. & Datta, S. Фундаментальное понимание и контроль изменений от устройства к устройству в сегнетоэлектрических полевых элементах с большими масштабами. В симпозиуме 2019 по технологии СБИС , T40 – T41 (IEEE, 2019).

  • 55.

    Maekawa, K. et al. Воздействие однородно диспергированных нанокластеров алюминия путем внедрения монослоя Si в Hf 0.5 Zr 0,5 O 2 Пленка на массиве памяти FeFET с жестким распределением порогового напряжения. В 2019 IEEE Int. Встреча по электронным устройствам (IEDM) 15–4 (IEEE, 2019).

  • 56.

    Migita, S., Morita, Y., Mizubayashi, W. & Ota, H. Получение эпитаксиальной пленки HfO 2 (EOT = 0,5 нм) на подложке Si с использованием атомно-слойного осаждения аморфной пленки и быстрая термическая кристаллизация (RTC) при резком температурном градиенте. В 2010 г.Electron Devices Meeting , 11.5.1–11.5.4 (IEEE, 2010).

  • 57.

    Chatterjee, K. et al. Самовыравнивающееся запоминающее устройство с сегнетоэлектрическим затвором, последним затвором, FDSOI, с длиной волны 5,5 нм Hf 0,8 Zr 0,2 O 2 , высокой износостойкостью и восстановлением после пробоя. IEEE Electron Device Lett. 38 , 1379–1382 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 58.

    Чау Р. Инновации в процессах и упаковке для продолжения закона Мура и за его пределами.В 2019 г. Electron Devices Meeting 1.1 (IEEE, 2019).

  • 59.

    Козодаев М.Г. и др. Снижение эффекта пробуждения и повышение стойкости сегнетоэлектрических тонких пленок HfO 2 -ZrO 2 путем тщательного легирования La. J. Appl. Phys. 125 , 034101 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 60.

    Muller, J. et al. Стратегии высокой долговечности для сегнетоэлектрических полевых транзисторов на основе оксида гафния.В 2016 16-й симпозиум по технологии энергонезависимой памяти (NVMTS) https://doi.org/10.1109/NVMTS.2016.7781517 (IEEE, 2016).

  • 61.

    Ni, K. et al. Критическая роль прослойки в характеристиках энергонезависимой памяти сегнетоэлектрического полевого транзистора Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 . IEEE Trans. Электронные устройства 65 , 2461–2469 (2018). Эта работа дает представление об оптимизации конструкции стека затвора современного сегнетоэлектрического полевого транзистора для повышения надежности .

    Артикул Google ученый

  • 62.

    Юрчук Э. и др. Причина снижения долговечности в новых энергонезависимых сегнетоэлектрических запоминающих устройствах 1T на основе HfO 2 . В 2014 IEEE Int. Симпозиум по физике надежности 2E.5.1–2E.5.5 (IEEE, 2014).

  • 63.

    Toprasertpong, K., Takenaka, M. и Takagi, S. Прямое наблюдение за поведением межфазного заряда в FeFET с помощью квазистатического разделения CV и методов Холла: выявление работы FeFET.В 2019 IEEE Int. Конференция по электронным устройствам (IEDM) 23.7.1–23.7.4 (IEEE, 2019). В этой работе продемонстрирован метод расчета количества захваченных носителей на интерфейсах, которые экранируют сегнетоэлектрическую поляризацию в сегнетоэлектрическом полевом транзисторе .

  • 64.

    Tan, A. et al. Горячие электроны как основной источник деградации полевых транзисторов HZO толщиной менее 5 нм. В 2020 Симпозиум по технологии СБИС (IEEE, в печати).

  • 65.

    Ando, ​​T. Максимальное масштабирование затворных диэлектриков с высоким — κ : высокое — κ или очистка межфазного слоя? Материалы 5 , 478–500 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 66.

    Cheng, C.-H. И Чин, А. Память типа DRAM с низким током утечки, использующая однопотранзисторный сегнетоэлектрический полевой МОП-транзистор с высокочастотным диэлектриком затвора. IEEE Electron Device Lett. 35 , 138–140 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 67.

    Khanna, S. et al. Микроконтроллер SoC с энергонезависимой логикой на основе FRAM, обеспечивающий 100% сохранение цифрового состояния при VDD = 0 В, достижение нулевой утечки при времени пробуждения <400 нс для приложений ULP. IEEE J. Solid-State Circ. 49 , 95–106 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 68.

    Moise, T. et al. Демонстрация сегнетоэлектрической памяти высокой плотности емкостью 4 Мбайт, встроенной в логический процесс Cu / FSG с длиной волны 130 нм, 5 лм.В дайджесте Int. Electron Devices Meeting 535–538 (IEEE, 2002).

  • 69.

    Век сегнетоэлектричества. Nat. Mater . 19 , 129 (2020).

  • 70.

    Meterelliyoz, M. et al. Встроенная память DRAM 2-го поколения с 4-кратным снижением мощности самообновления благодаря 22-нм технологии Tri-Gate CMOS. В сборнике технических документов 2014 Симпозиума по схемам СБИС https://doi.org/10.1109/VLSIC.2014.6858415 (IEEE, 2014).

  • 71.

    Lombardo, S. et al. Получение изображения переключения поляризации в (анти) сегнетоэлектрическом запоминающем материале в атомном масштабе: диоксид циркония (ZrO 2 ). В 2020 Симпозиум по технологии СБИС (в печати). В данной работе изучалась эволюция микроструктуры при переключении поляризации в антисегнетоэлектрическом оксиде циркония с использованием in-situ просвечивающей электронной микроскопии .

    • Туннельные полевые транзисторы как энергоэффективные электронные переключатели

  • 1

    Sakurai, T.Перспективы СБИС малой мощности. IEICE Пер. Электрон E87-C , 429–436 (IEICE, 2004).

    Google ученый

  • 2

    Бернштейн, К., Кэвин, Р. К., Пород, В., Сибо А. К. и Велсер, Дж. Перспективы устройств и архитектур, выходящие за рамки переключателей КМОП. Proc. IEEE 98 , 2169–2184 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 3

    Сибо, А.C. & Zhang, Q. Низковольтные туннельные транзисторы для запредельной логики CMOS. Proc. IEEE 98 , 2095–2110 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 4

    Sze, S. M. Physics of Semiconductor Devices , 1st edn (John Wiley, 1969).

    Google ученый

  • 5

    Lundstrom, M. S. Новый взгляд на полевые МОП-транзисторы: физика устройства и моделирование в наномасштабе. Proc. IEEE Int. SOI Conf . 1–3 (IEEE, 2006).

    Google ученый

  • 6

    Kim, D. et al. Приложения с очень низким энергопотреблением на основе гетеропереходных транзисторов (HETT). Proc. Int. Symp. Электрон малой мощности. Дизайн 219–224 (IEEE / ACM, 2009).

    Google ученый

  • 7

    Бхувалка, К., Шульце, Дж. И Эйзеле, И. Подход к моделированию для оптимизации электрических параметров полевого транзистора с вертикальным туннелем. IEEE Trans. Электронные устройства 52 , 1541–1547 (2005).

    ADS Статья Google ученый

  • 8

    Boucart, K. & Ionescu, A.M. Туннельный полевой транзистор с двойным затвором и высоким диэлектриком затвора κ . IEEE Trans. Электронные устройства 54 , 1725–1733 (2007).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 9

    Кам, Х., King-Liu, T.-J., Alon, E. & Horowitz, M. Требования к схемному уровню для устройств, заменяющих MOSFET. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает . 1 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 10

    Hanson, S., Seok, M., Sylvester, D. & Blaauw, D. Масштабирование нанометрового устройства в логике подпорогов и SRAM. IEEE Trans. Электронные устройства 55 , 175–185 (2008).

    ADS Статья Google ученый

  • 11

    Чанг, Л.и другие. Практические стратегии энергоэффективных вычислительных технологий. Proc. IEEE 98 , 215–236 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 12

    Нос, К. и Сакураи, Т. Оптимизация V DD и V TH для маломощных и высокоскоростных приложений. Proc. Азия С. Пациф. Design Automat. Конф . 469–474 (ACM, 2000).

    Google ученый

  • 13

    Гопалакришнан, К., Гриффин, П. Б. и Пламмер, Дж. Д. I-MOS: новое полупроводниковое устройство с подпороговым наклоном ниже кТ / q . Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает . 289–292 (IEEE, 2002).

    Книга Google ученый

  • 14

    Зинер К. Теория электрического пробоя твердых диэлектриков. Proc. R. Soc. Лондон. А 145 , 523–529 (1934).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 15

    Салахуддин, С.& Датта, С. Использование отрицательной емкости для усиления напряжения для маломощных наноразмерных устройств. Nano Lett. 8 , 405–410 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 16

    Сальваторе, Г. А., Буве, Д. и Ионеску, А. М. Демонстрация подпорогового размаха менее 60 мВ / декаду в Fe-FET с блоком затворов P (VDF-TrFE) / SiO2. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает .1–4 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 17

    Русу А., Сальваторе Г. А., Хименес Д. и Ионеску А. М. Полевой транзистор металл-сегнетоэлектрик-мета-оксид-полупроводник с подпороговым размахом ниже 60 мВ / декада и внутренним усилением напряжения. IEEE Int. Electron Devices встречает . 16.3.1–16.3.4 (IEEE, 2010).

    Google ученый

  • 18

    Абеле, Н.и другие. МОП-транзистор с подвесным затвором: новые функции МЭМС в твердотельном МОП-транзисторе. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает . 479–481 (IEEE, 2005).

    Google ученый

  • 19

    Chen, F. et al. Конструкция интегральной схемы с реле NEM. IEEE / ACM Int. Конф. Компьютерное проектирование 750–757 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 20

    Потт, В., Хей Кам, Н. Р., Джесок, Дж., Алон, Э. и Цу-Дже, К. Л. Механическое вычислительное сокращение: реле для приложений интегральных схем. Proc. IEEE 98 , 2076–2094 (2010).

    CAS Статья Google ученый

  • 21

    Куинн Дж., Кавамото Дж. И МакКомб Б. Подзонная спектроскопия путем туннелирования поверхностных каналов. Прибой. Sci. 73 , 190–196 (1978).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 22

    Банерджи, С., Ричардсон В., Коулман Дж. И Чаттерджи А. Новое трехконцевое туннельное устройство. IEEE Electron Device Lett. 8 , 347–349 (1987).

    ADS Статья Google ученый

  • 23

    Takeda, E., Matsuoka, H., Igura, Y. & Asai, S. Устройство B2T-MOSFET с туннелированием полосы частот MOS. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает . 402–405 (IEEE, 1988).

    Книга Google ученый

  • 24

    Баба Т.Предложение по поверхностным туннельным транзисторам. Jpn. J. Appl. Phys. 31 , L455 – L457 (1992).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 25

    Реддик В. и Амаратунга Г. Кремниевый поверхностный туннельный транзистор. заявл. Phys. Lett. 67 , 494–496 (1995).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 26

    Кога, Дж.& Toriumi, A. Отрицательная дифференциальная проводимость в трехполюсном кремниевом туннельном устройстве. заявл. Phys. Lett. 69 , 1435–1437 (1996).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 27

    Hansch, W., Fink, C., Schulze, J. & Eisele, I. Вертикальный туннельный транзистор Esaki с МОП-затвором в кремнии. Тонкие твердые пленки 369 , 387–389 (2000).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 28

    Айдын, К.и другие. Боковой межзонный туннельный транзистор в кремнии на изоляторе. заявл. Phys. Lett. 84 , 1780–1782 (2004).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 29

    Аппенцеллер Дж., Лин Ю.-М., Ноч Дж. И Авурис П. Межзонное туннелирование в полевых транзисторах из углеродных нанотрубок. Phys. Rev. Lett. 93 , 196805 (2004).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 30

    Кришнамохан, Т., Ким Д., Рагхунатан С. и Сарасват К. Туннельный полевой транзистор (TFET) с двухзатворной гетероструктурой на основе германия с рекордно высокими токами возбуждения и подпороговым наклоном <60 мВ / дек. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает . 947–949 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 31

    Mayer, F. et al. Влияние подложек SOI, Si1 – xGexOI и GeOI на характеристики КМОП-совместимых туннельных полевых транзисторов. Тех. Дайджест IEEE Int. Electron Devices встречает .163–166 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 32

    Hu, C. et al. Перспектива туннелирования зеленого транзистора для 0,1 В CMOS. IEEE Int. Electron Devices встречает . 16.1.1–16.1.4 (IEEE, 2010).

    Google ученый

  • 33

    Moselund, K. E. et al. Сравнение Si NW туннельных полевых транзисторов, выращенных методом VLS, с различными стеками затворов. Proc. Евро. Твердотельное устройство Res. Конф .448–451 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 34

    Wang, P. F. et al. Дополнительный туннельный транзистор для приложений с низким энергопотреблением. Твердотельная электроника. 48 , 2281–2286 (2004).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 35

    Ноч, Дж. И Аппенцеллер, Дж. Новая концепция полевых транзисторов — туннельный полевой транзистор из углеродных нанотрубок. Digest Device Res. Конф . 153–156 (IEEE, 2006).

    Google ученый

  • 36

    Ноч, Дж., Мантл, С. и Аппенцеллер, Дж. Влияние размерности на характеристики туннельных полевых транзисторов: объемные и одномерные устройства. Твердотельная электроника. 51 , 572–578 (2007).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 37

    Zhang, Q., Чжао, В. и Сибо, А. Туннельные транзисторы с низким подпороговым колебанием. IEEE Electron Device Lett. 27 , 297–300 (2006).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 38

    Луизье М. и Климек Г. Моделирование транзисторов, туннелирующих по нанопроволоке: от приближения Вентцеля – Крамерса – Бриллюэна до полнополосного туннелирования с использованием фононов. J. Appl. Phys. 107 , 084507 (2010).

    ADS Статья Google ученый

  • 39

    Аппенцеллер, Дж., Кнох, Дж., Бьорк, М. Т., Риль, Х. и Рисс, В. К электронике на основе нанопроволок. IEEE Trans. Электронные устройства 55 , 2827–2845 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 40

    Ионеску, А. М., Букар, К., Мозелунд, К. Э. и Потт, В. Малые поворотные переключатели (Cambridge Univ.Пресса, в прессе).

  • 41

    Леонелли Д. и др. Оптимизация туннельных полевых транзисторов: влияние толщины оксида затвора, условий имплантации и отжига. Proc. Евро. Твердотельное устройство Res. Конф . 170–173 (IEEE, 2010).

    Google ученый

  • 42

    Букар, К. и Ионеску, А. М. Масштабирование длины туннельного полевого транзистора с двойным затвором с диэлектриком затвора с высоким значением κ . Твердотельная электроника. 51 , 1500–1507 (2007).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 43

    Sandow, C., Knoch, J., Urban, C., Zhao, Q.-T. & Мантл, С. Влияние электростатики и концентрации легирования на характеристики кремниевых туннельных полевых транзисторов. Твердотельная электроника. 53 , 1126–1129 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 44

    Бхувалка, К., Schulze, J. & Eisele, I. Повышение производительности вертикального туннельного полевого транзистора с SiGe в слое dp + . Jpn. J. Appl. Phys. 43 , 4073–4078 (2004).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 45

    Verhulst, A. et al. Дополнительные туннельные полевые транзисторы на основе кремния с гетероструктурой с высокой туннельной скоростью. IEEE Electron Device Lett. 29 , 1398–1401 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 46

    Ноч, Дж. Оптимизация характеристик туннельного полевого транзистора — влияние структуры устройства, размеров транзистора и выбора материала. Внутр. Symp. VLSI-TSA 45–46 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 47

    Ноч, Дж. И Аппенцеллер, Дж. Моделирование высокопроизводительных туннельных транзисторов с гетеропереходом p-типа III – V. IEEE Electron Device Lett. 31 , 305–307 (2010).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 48

    Косватта, С. О., Кестер, С. Дж. И Хенш, В. О возможности получения характеристик, подобных полевым МОП-транзисторам, и размаху колебаний менее 60 мВ / дек в одномерных туннельных транзисторах с разрывным зазором. IEEE Trans. Электронные устройства 57 , 3222–3223 (2010).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 49

    Ху, К.Зеленый транзистор как решение кризиса питания микросхем. Proc. 9-е межд. Конф. Технология полупроводниковых интегральных схем . 16–20 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 50

    Hu, C. et al. Перспектива туннелирования зеленого транзистора для 0,1 В CMOS. IEEE Int. Electron Devices встречает . 16.1.1–16.1.4 (IEEE, 2010).

    Google ученый

  • 51

    Asra, R. et al.Туннельный полевой транзистор для В DD с масштабированием ниже 0,6 В с производительностью, сопоставимой с КМОП. IEEE Trans. Электронные устройства 58 , 1855–1863 (2011).

    ADS Статья Google ученый

  • 52

    Де Михиелис, Л., Латтанцио, Л., Палестри, П., Селми Л. и Ионеску, А. М. Архитектура туннельных полевых транзисторов с улучшенными характеристиками за счет улучшенной модуляции затвора туннельного барьера. IEEE Device Res. Конф. (IEEE, в печати).

  • 53

    Найфех, О. М. и др. Разработка туннельных полевых транзисторов с использованием шахматных гетеропереходов типа II напряженный кремний / напряженный германий. IEEE Electron Device Lett. 29 , 1074–1077 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 54

    Boucart, K., Ionescu, A. M. & Riess, W. Полностью кремниевые туннельные полевые транзисторы с асимметричным напряжением, работающие на 1 В. Proc. Евро. Твердотельное устройство Res. Конф . 452–456 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 55

    Boucart, K., Riess, W. & Ionescu, A. M. Профиль боковой деформации как ключевой технологический усилитель для полностью кремниевых туннельных полевых транзисторов. IEEE Electron Device Lett. 30 , 656–658 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 56

    Букар, К.Моделирование полевого транзистора с кремниевым туннелем с двойным затвором и диэлектриком High- κ . Кандидатская диссертация, Федеральная политехническая школа Лозанны (2009 г.).

  • 57

    Ле Ройер, К. и Майер, Ф. Исчерпывающее экспериментальное исследование туннельных полевых транзисторов (ТПТ): от материалов к архитектуре. Proc. 10-й Int. Конф. Ultimate Integration Silicon 53–56 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 58

    Loh, W.-Y. и другие. Туннельные полевые транзисторы Si менее 60 нм с I на & gt; 100 мкА / мкм. Proc. Евро. Твердотельное устройство Res. Конф . 162–165 (IEEE, 2010).

    Google ученый

  • 59

    Mookerjea, S. et al. Экспериментальная демонстрация канала длиной 100 нм на основе In0,53Ga0,47As вертикальных межполосных туннельных полевых транзистора (TFET) для сверхмалой логики и приложений SRMA. IEEE Int. Electron Devices встречает .137.1–137.4 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 60

    Zhao, H. et al. InGaAs-туннельные полевые транзисторы с оксидами на затворе, осажденными атомными слоями. IEEE Trans. Электронные устройства 58 , 2990–2995 (2011).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 61

    Мукерджа С., Мохата Д., Майер Т., Нараянан В. и Датта С. Температурно-зависимые характеристики полевого транзистора с вертикальным туннелем. IEEE Electron Device Lett. 31 , 564–566 (2010).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 62

    Ван, Л., Ю, Э., Таур Ю. и Асбек, П. Разработка туннельных полевых транзисторов на основе шахматных гетеропереходов для сверхмалых мощностей. IEEE Electron Device Lett. 31 , 431–433 (2010).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 63

    Мохата, Д.и другие. Экспериментальные туннельные полевые транзисторы типа III – V с шахматным источником и N + с карманным легированием с каналом III – V и их масштабируемость. заявл. Phys. Экспресс 4 , 024105 (2011).

    ADS Статья Google ученый

  • 64

    Zhou, G. et al. Самовыравнивающиеся вертикальные туннельные полевые транзисторы InAs / Al0,45Ga0,55Sb. IEEE Device Res. Конф . 205–206 (IEEE, 2011).

    Книга Google ученый

  • 65

    Томиока, К., Мотохиса, Дж., Хара С. и Фукуи, Т. Контроль направлений роста нанопроволок InAs на Si. Nano Lett. 8 , 3475–3480 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 66

    Björk, M. T. et al. Гетеропереход Si – InAs Туннельные диоды Esaki с высокими плотностями тока. заявл. Phys. Lett. 97 , 163501 (2010).

    ADS Статья Google ученый

  • 67

    Бессир, К.D. et al. Туннелирование с помощью ловушек в туннельных диодах на гетеропереходах Si – InAs с нанопроволокой. Nano Lett. 11 , 4195–4199 (2011).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 68

    Lu, Y. et al. Характеристики туннельного полевого транзистора, зависящие от геометрии — дилемма электростатики vs . квантовое ограничение. IEEE Device Res. Конф . 17–18 (IEEE, 2010).

    Книга Google ученый

  • 69

    Шмид, Х.и другие. Изготовление туннельных полевых транзисторов с вертикальным гетеропереходом InAs – Si. IEEE Proc. Устройство Res. Конф. 181–182 (2011).

  • 70

    Poli, S. et al. Вычислительное исследование пределов масштабирования устройств туннелирования УНТ. IEEE Trans. Электронные устройства 55 , 313–321 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 71

    Koswatta, S.O., Lundstrom, M.С. и Никонов, Д. Е. Межзонное туннелирование в полевом транзисторе металл-оксид-полупроводник из углеродных нанотрубок преобладает при туннелировании с использованием фононов. Nano Lett. 7 , 1160–1164 (2007).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 72

    Аппенцеллер, Дж., Лин, Ю.-М., Ноч, Дж., Чен, З. и Авурис, П. Сравнение транзисторов на углеродных нанотрубках — идеальный выбор: новая конструкция туннельного устройства. IEEE Trans. Электронные устройства 52 , 2568–2576 (2005).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 73

    Zhang, Y. et al. Гигантская фононно-индуцированная проводимость в сканирующей туннельной спектроскопии графена с перестраиваемым затвором. Nature Phys. 4 , 627–630 (2008).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 74

    Луизье, М.& Климек, Г. Ограничения производительности полевых транзисторов, туннелирующих графеновую наноленту, из-за шероховатости края линии. IEEE Device Res. Конф . 201–202 (IEEE, 2009).

    Google ученый

  • 75

    Фиори, Дж. И Яннакконе, Г. Сверхнизковольтный двухслойный графеновый туннельный транзистор. IEEE Electron Device Lett. 30 , 1096–1098 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 76

    Международные технологические рабочие группы ITRS. Международная дорожная карта технологий для полупроводников 〈http://www.itrs.net〉 (2010).

  • 77

    Мукерджа С., Кришнан Р., Датта С. и Нараянан В. Об эффекте повышенной емкости Миллера в межзонных туннельных транзисторах. IEEE Electron Device Lett. 30 , 1102–1104 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 78

    Косватта, С., Лундстрем, М. и Никонов, Д.Сравнение производительности туннельных p-i-n транзисторов и обычных полевых МОП-транзисторов. IEEE Trans. Электронные устройства 56 , 456–465 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 79

    Соломон, П. М., Франк, Д. Дж. И Косватта, С. О. Компактная модель и оценка производительности туннельного полевого транзистора с нанопроволокой. IEEE Device Res. Конф . 197–198 (IEEE, 2011).

    Книга Google ученый

  • 80

    Родился, М.и другие. Tunnel FET: устройство CMOS для высокотемпературных приложений. Proc. 25-й Int. Конф. Микроэлектрон . 124–127 (IEEE, 2006).

    Google ученый

  • 81

    Fulde, M. et al. Изготовление, оптимизация и применение дополнительных полевых транзисторов с туннелированием с несколькими затворами. Proc. INEC 579–584 (IEEE, 2008).

    Google ученый

  • 82

    Кейн, Э.О. Зинеровское туннелирование в полупроводниках. J. Phys. Chem. Сухие вещества 12 , 181–188 (1959).

    ADS Статья Google ученый

  • 83

    Мукерджа С., Мохата Д., Майер Т., Нараянан В. и Датта С. Температурно-зависимые ВАХ вертикального туннельного полевого транзистора In0,53Ga0,47As. IEEE Electron Device Lett. 31 , 564–566 (2010).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 84

    Мозелунд, К.E. et al. Туннельные полевые транзисторы из кремниевых нанопроволок: низкотемпературная работа и влияние диэлектрика затвора с высоким сопротивлением k . IEEE Trans. Электронные устройства 58 , 2911–2916 (2011).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • 85

    Singh, J. et al. Новейшая конструкция SRAM на основе Si-туннельного полевого транзистора для сверхмаломощных 0,3 В, В, DD приложений. Proc. Азия С. Пациф. Design Automat. Конф . 181–186 (ACM, 2010).

    Google ученый

  • 86

    Сарипалли, В., Мохата, Д. К., Мукерджа, С., Датта, С. и Нараянан, В. Маломощная ячейка 4T SRAM без нагрузки, основанная на туннельных полевых транзисторах In0,53Ga0,47As с вырожденным легированным источником (DDS). IEEE Device Res. Конф . 101–102 (IEEE, 2010).

    Книга Google ученый

    • Полевые транзисторы с электронными интерференциями в качестве сенсорной платформы для обнаружения тонких поверхностных химических реакций

    Мы представляем новый полевой транзистор с помехами электронов (EIFET) с модифицированной структурой полевого транзистора с модулированным зарядом (OCMFET) и демонстрируем его способность определять степень (или скорость) поверхностной химической реакции.Когда электроды, используемые в качестве управляющего затвора (G) и плавающего G в OCMFET, были заменены на чувствительную область и электрод с приложенным напряжением, соответственно, пороговое напряжение ( В th ) EIFET чувствительно изменяется в зависимости от развитие поверхностной реакции на элемент управления G. Здесь элемент управления G вновь упоминается как интерференционный электрод (IE). Результаты показывают, что вариации d V th / d t в EIFET почти точно совпадают с вариациями его поверхностной энергии ( γ s ) после нанесения растворов тиолов на IE. , поскольку модельные реактивные материалы способны к поверхностной реакции с новым металлом.Мы утверждаем, что поверхностная реакция IE с молекулами TP вызывает вариации V th s, и предполагаем, что это явление происходит из-за того, что часть электронов, высвобождаемых в процессе реакции, накапливается внутри IE и мешает первичному V G , тем самым частично отменяя применяемый V G . Хотя этому исследованию не хватает анализа и интерпретации, оно демонстрирует потенциал нашего недавно разработанного устройства EIFET для количественной оценки химических реакций на поверхности.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Сегнетоэлектрические полевые транзисторы: Развитие и перспективы: APL Материалы: Том 9, № 2

    Layer Insulator 62,64 62.К. Рен, Г. Чжун, К. Сяо, К. Тан, М. Фэн, X. Чжун, Ф. Ан, Дж. Ван, М. Цзы, М. Тан, Ю. Тан, Т. Цзя и Дж. Ли, «Высокопрочные гибкие сегнетоэлектрические полевые транзисторы, работающие при высоких температурах с низким энергопотреблением», Adv. Функц. Матер. 30 , 1

    1 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.201

    164. C. Ko, Y. Lee, Y. Chen, J. Suh, D. Fu, A. Suslu, S. Lee, JD Clarkson, HS Choe, S. Tongay, R. Ramesh и J. Wu, «С сегнетоэлектрическими затворами. атомарно тонкие дихалькогениды переходных металлов как энергонезависимая память », Adv.Матер. 28 , 2923 (2016). https://doi.org/10.1002/adma.201504779

    		 Изолятор 40 40. Ю. Р. Ли, Т. К. Трунг, Б.-У. Хван, Н.-Э. Ли, «Гибкий искусственный внутренне-синаптический тактильный сенсорный орган», Nat. Commun. 11 , 2753 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16606-w Изолятор 41,127 41. L. Chen, L. Wang, Y. Peng, X. Feng, S. Sarkar, S. Li, B Ли, Л. Лю, К. Хан, X. Гонг, Дж. Чен, Ю. Лю, Г. Хан, К. В. Анг, «Ван-дер-ваальсовый синаптический транзистор на основе сегнетоэлектрика Hf 0.5 Zr 0,5 O 2 и двумерный дисульфид вольфрама, Adv. Электрон. Матер. 6 , 2000057 (2020). https://doi.org/10.1002/aelm.202000057127. В. Сяо, К. Лю, Ю. Пэн, С. Чжэн, К. Фэн, К. Чжан, Дж. Чжан, Ю. Хао, М. Ляо, Ю. Чжоу, «Окно памяти и улучшение выносливости Hf . 0,5 Zr 0,5 O 2 FeFET на основе с затравочными слоями ZrO 2 , характеризующимися измерениями быстрых импульсов напряжения ”, Nanoscale Res. Lett. 14 , 254 (2019).https://doi.org/10.1186/s11671-019-3063-2 Semiconductor 30,140 30. М. Си, А. К. Саха, С. Гао, Г. Цю, Дж. Цинь, Ю. Дуань, Дж. Jian, C. Niu, H. Wang, W. Wu, SK Gupta и PD Ye, «Полевой транзистор из сегнетоэлектрического полупроводника», Nat. Электрон. 2 , 580 (2019). https://doi.org/10.1038/s41928-019-0338-7140. К. К. Квон, Ю. Чжан, Л. Ван, В. Ю, X. Ван, И.-Х. Park, HS Choi, T. Ma, Z. Zhu, B. Tian, ​​C. Su, KP Loh и KP Loh, «Плоский сегнетоэлектрический моносульфид олова и его применение в сегнетоэлектрическом аналоговом синаптическом устройстве», ACS Nano 14 , 7628 (2020).https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03869
    Толщина (нм) 10–340 149 149. Т.П. Маанд Н. Гонг, «Удержание и долговечность ячеек памяти FeFET», в 2019 г. IEEE 11-й международный семинар по памяти IMW (IEEE, 2019), Vol. 2019, стр.1. 200∼ 69 69. X. Chen, X. Han, and Q.-D. Шен, «Сегнетоэлектрические полимеры на основе ПВДФ в современной гибкой электронике», Adv. Электрон. Матер. 3 , 1600460 (2017). https://doi.org/10.1002 / aelm.201600460 ∼10 149 149. Т. П. Маанд Н. Гонг, «Сохранение и выносливость ячеек памяти FeFET», в , 2019 IEEE 11th International Memory Workshop IMW (IEEE, 2019), Vol. 2019, стр.1. Двумерный
    Метод осаждения Растворный процесс 52–58 52. Б. В. Ли, «Синтез и характеристика композиционно модифицированного PZT путем влажного химического приготовления из водного раствора», J. Eur. Ceram. Soc. 24 , 925 (2004).https://doi.org/10.1016/s0955-2219(03)00428-x53. Х. Хирасима, Э. Ониши и М. Накагава, «Приготовление порошков PZT из алкоксидов металлов», J. Non. Cryst. Твердые вещества 121 , 404 (1990). https://doi.org/10.1016/0022-3093(90)-j54. S. Linardos, Q. Zhang и J. R. Alcock, «Исследование параметров, влияющих на размер агломерата керамического порошка PZT, полученного золь-гель методом», J. Eur. Ceram. Soc. 27 , 231 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.17955. Ľ. Medvecký, M. Kmecová и K. Saksl, «Исследование образования твердого раствора PbZr 0,53 Ti 0,47 O 3 при взаимодействии фаз перовскита», J. Eur. Ceram. Soc. 27 , 2031 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.05.10056. Б. Саху, В. А. Джалил и П. К. Панда, «Разработка порошков PZT мокрым химическим методом и изготовление многослойных пакетов / приводов», Mater. Sci. Англ. В 126 , 80 (2006). https://doi.org/10.1016 / j.mseb.2005.09.04557. Л. Б. Конганд Дж. Ма, «Керамика PZT, образованная непосредственно из оксидов путем реактивного спекания», Mater. Lett. 51 , 95 (2001). https://doi.org/10.1016/s0167-577x(01)00272-558. К. Бесляга, Р. Раду, Л.-М. Балеску, В. Станку, А. Костас, В. Думитру, Г. Стан и Л. Пинтили, «Сегнетоэлектрические полевые транзисторы на основе PZT и IGZO», IEEE J. Electron Devices Soc. 7 , 268 (2019). https://doi.org/10.1109/jeds.2019.2895367 (золь-гель процесс и мокрый химический метод) Раствор 83–87 83.Х. Ли, Р. Ван, С. Т. Хан и Ю. Чжоу, «Сегнетоэлектрические полимеры для устройств энергонезависимой памяти: обзор», Polym. Int. 69 , 533 (2020). https://doi.org/10.1002/pi.598084. С. Чунг, К. Чо и Т. Ли, «Последние достижения в области тонкопленочных транзисторов для струйной печати», Adv. Sci. 6 , 1970031 (2019). https://doi.org/10.1002/advs.20197003185. М.-К. Гарсиа-Гутьеррес, А. Линарес, И. Мартин-Фабиани, Дж. Дж. Эрнандес, М. Соччио, Д. Р. Руэда, Т. А. Эскерра и М. Рейнольдс, «Понимание особенностей кристаллизации сополимеров P (VDF-TrFE) в условиях ограничения для оптимизации сегнетоэлектричества в наноструктуры, Nanoscale 5 , 6006 (2013).https://doi.org/10.1039/c3nr00516j86. Z. Zhou, J. Li, W. Xia, X. Zhu, T. Sun, C. Cao, and L. Zhang, «Улучшенные пьезоэлектрические и акустические характеристики пленок поливинилиденфторид-трифторэтилен для гидроакустических применений», Phys. . Chem. Chem. Phys. 22 , 5711 (2020). https://doi.org/10.1039/c9cp06553a87. Б. Амедури, «От винилиденфторида (VDF) до применения VDF-содержащих полимеров и сополимеров: последние разработки и будущие тенденции», Chem. Ред. 109 , 6632 (2009).https://doi.org/10.1021/cr800187m (распыление, струйная печать и печать с рулона на рулон) ALD 29,41,127 29. SJ Kim, J. Mohan, SR Summerfelt и J. Kim, «Ferroelectric Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 тонких пленок: обзор последних достижений », JOM 71 , 246 (2019). https://doi.org/10.1007/s11837-018-3140-541. Л. Чен, Л. Ван, Ю. Пэн, Х. Фэн, С. Саркар, С. Ли, Б. Ли, Л. Лю, К. Хан, X. Гонг, Дж. Чен, Ю. Лю, Г. Хан и К.В. Анг, «Синаптический транзистор Ван-дер-Ваальса на основе сегнетоэлектрика Hf 0.5 Zr 0,5 O 2 и двумерный дисульфид вольфрама, Adv. Электрон. Матер. 6 , 2000057 (2020). https://doi.org/10.1002/aelm.202000057127. В. Сяо, К. Лю, Ю. Пэн, С. Чжэн, К. Фэн, К. Чжан, Дж. Чжан, Ю. Хао, М. Ляо, Ю. Чжоу, «Окно памяти и улучшение выносливости Hf . 0,5 Zr 0,5 O 2 FeFET на основе с затравочными слоями ZrO 2 , характеризующимися измерениями быстрых импульсов напряжения ”, Nanoscale Res. Lett. 14 , 254 (2019).https://doi.org/10.1186/s11671-019-3063-2 Передача 30,140 30. М. Си, АК Саха, С. Гао, Г. Цю, Дж. Цинь, Ю. Дуань, Дж. Jian, C. Niu, H. Wang, W. Wu, SK Gupta и PD Ye, «Полевой транзистор из сегнетоэлектрического полупроводника», Nat. Электрон. 2 , 580 (2019). https://doi.org/10.1038/s41928-019-0338-7140. К. К. Квон, Ю. Чжан, Л. Ван, В. Ю, X. Ван, И.-Х. Park, HS Choi, T. Ma, Z. Zhu, B. Tian, ​​C. Su, KP Loh и KP Loh, «Плоский сегнетоэлектрический моносульфид олова и его применение в сегнетоэлектрическом аналоговом синаптическом устройстве», ACS Nano 14 , 7628 (2020).https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03869
    Коэрцитивное поле E c (МВ / см) 0,1 150 150. Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологиям, системам и приложениям СБИС (IEEE, 2018), Vol. 1. 0,5 150 150. Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и приложениям СБИС (IEEE , 2018), Т.1. 0,8–2 150 150. Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и приложениям СБИС (IEEE, 2018), т. 1. 200 кВ / см (α-In 2 Se 3 ) 151 151. Й. Ли, М. Гонг и Х. Цзэн, «Атомно тонкий α-In 2 Se 3 : возникающий двумерный сегнетоэлектрический полупроводник при комнатной температуре », J.Полуконд. 40 , 061002 (2019). https://doi.org/10.1088/1674-4926/40/6/061002
    20 кВ / см (SnS) 140 140. KC Kwon, Y. Zhang, L. Wang, W. Yu, X. Wang, I.-H. Park, HS Choi, T. Ma, Z. Zhu, B. Tian, ​​C. Su, KP Loh и KP Loh, «Плоский сегнетоэлектрический моносульфид олова и его применение в сегнетоэлектрическом аналоговом синаптическом устройстве», ACS Nano 14 , 7628 (2020). https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03869
    Поляризация 2 P r (мкКл / см 2 ) 30–60 150 150.Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и приложениям СБИС (IEEE, 2018), Vol. 1. ∼10 150 150. Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и приложениям СБИС ( IEEE, 2018), т. 1. 30–60 150 150.Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и приложениям СБИС (IEEE, 2018), Vol. 1. 0,92 (α-In 2 Se 3 ) 152 152. Дж. Р. Родригес, В. Мюррей, К. Фуджисава, Ш. Ли, А. Л. Котрик, Ю. Чен, Н. Макки, С. Ли , М. Терронес, С. Трольер-Маккинстри, Т. Н. Джексон, З. Мао, З. Лю и Ю. Лю, «Металлическое поведение, индуцированное электрическим полем в тонких кристаллах сегнетоэлектрического α-In 2 Se 3 », Прил.Phys. Lett. 117 , 052901 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0014945
    ∼17,5 (SnS) 140 140. К. К. Квон, Ю. Чжан, Л. Ван, В. Ю, X. Ван, И.-Х. Park, HS Choi, T. Ma, Z. Zhu, B. Tian, ​​C. Su, KP Loh и KP Loh, «Плоский сегнетоэлектрический моносульфид олова и его применение в сегнетоэлектрическом аналоговом синаптическом устройстве», ACS Nano 14 , 7628 (2020). https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03869
    Диэлектрическая проницаемость (ε F ) ∼200 149 149.Т. П. Маанд Н. Гонг, «Сохранение и выносливость ячеек памяти FeFET», в , 2019 IEEE 11th International Memory Workshop IMW (IEEE, 2019), Vol. 2019, стр.1. ∼12 153 153. К. К. Чианганд Р. Попиеларц, «Полимерные композиты с высокой диэлектрической проницаемостью», Сегнетоэлектрики 275 , 1 (2002). https://doi.org/10.1080/001501285 ∼30 149 149. TP Маанд Н. Гонг, «Сохранение и выносливость ячеек памяти FeFET», в , 2019 IEEE 11th International Memory Workshop IMW (IEEE, 2019 ), Т.2019, стр.1. ∼100 (простой оксид) 31 31. М. Осада и Т. Сасаки, «Возникновение 2D-диэлектриков / сегнетоэлектриков», APL Mater. 7 , 120902 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5129447
    200∼ (перовскит) 31 31. М. Осада и Т. Сасаки, «Возникновение 2D-диэлектриков / сегнетоэлектриков», APL Mater. 7 , 120902 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5129447
    Диапазон напряжения затвора (В) ± 20 62 62.К. Рен, Г. Чжун, К. Сяо, К. Тан, М. Фэн, X. Чжун, Ф. Ан, Дж. Ван, М. Цзы, М. Тан, Ю. Тан, Т. Цзя и Дж. Ли, «Высокопрочные гибкие сегнетоэлектрические полевые транзисторы, работающие при высоких температурах с низким энергопотреблением», Adv. Функц. Матер. 30 , 1

    1 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.201

    1

    		 ± 60 62,69 62. К. Рен, Г. Чжун, К. Сяо, К. Тан, М. Фэн, X. Чжун, Ф. An, J. Wang, M. Zi, M. Tang, Y. Tang, T. Jia и J. Li, «Высоконадежные гибкие сегнетоэлектрические полевые транзисторы, работающие при высоких температурах с низким энергопотреблением», Adv.Функц. Матер. 30 , 1

    1 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.201

    169. X. Chen, X. Han, и Q.-D. Шен, «Сегнетоэлектрические полимеры на основе ПВДФ в современной гибкой электронике», Adv. Электрон. Матер. 3 , 1600460 (2017). https://doi.org/10.1002/aelm.201600460

    		 ± 3 29,41,127 29. SJ Kim, J. Mohan, SR Summerfelt и J. Kim, «Ferroelectric Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 тонких пленок: обзор последних достижений », JOM 71 , 246 (2019).https://doi.org/10.1007/s11837-018-3140-541. Л. Чен, Л. Ван, Ю. Пэн, Х. Фэн, С. Саркар, С. Ли, Б. Ли, Л. Лю, К. Хан, X. Гонг, Дж. Чен, Ю. Лю, Г. Хан и К.В. Анг, «Синаптический транзистор Ван-дер-Ваальса на основе сегнетоэлектрика Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 и двумерного дисульфида вольфрама», Adv. Электрон. Матер. 6 , 2000057 (2020). https://doi.org/10.1002/aelm.202000057127. В. Сяо, К. Лю, Ю. Пэн, С. Чжэн, К. Фэн, К. Чжан, Дж. Чжан, Ю. Хао, М. Ляо и Ю.Чжоу, «Окно памяти и повышение выносливости Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 FETFET на основе с ZrO 2 затравочных слоев, характеризующихся измерениями быстрых импульсов напряжения», Nanoscale Res. Lett. 14 , 254 (2019). https://doi.org/10.1186/s11671-019-3063-2 В зависимости от изолятора
    Advantage Простой синтез 52–58 52. Ли Б.В., «Синтез и характеристика композиционно модифицированного ЦТС мокрым химическим приготовлением из водного раствора », J.Евро. Ceram. Soc. 24 , 925 (2004). https://doi.org/10.1016/s0955-2219(03)00428-x53. Х. Хирасима, Э. Ониши и М. Накагава, «Приготовление порошков PZT из алкоксидов металлов», J. Non. Cryst. Твердые вещества 121 , 404 (1990). https://doi.org/10.1016/0022-3093(90)-j54. S. Linardos, Q. Zhang и J. R. Alcock, «Исследование параметров, влияющих на размер агломерата керамического порошка PZT, полученного золь-гель методом», J. Eur. Ceram. Soc. 27 , 231 (2007).https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.17955. Ľ. Medvecký, M. Kmecová и K. Saksl, «Исследование образования твердого раствора PbZr 0,53 Ti 0,47 O 3 при взаимодействии фаз перовскита», J. Eur. Ceram. Soc. 27 , 2031 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.05.10056. Б. Саху, В. А. Джалил и П. К. Панда, «Разработка порошков PZT мокрым химическим методом и изготовление многослойных пакетов / приводов», Mater. Sci. Англ. В 126 , 80 (2006).https://doi.org/10.1016/j.mseb.2005.09.04557. Л. Б. Конганд Дж. Ма, «Керамика PZT, образованная непосредственно из оксидов путем реактивного спекания», Mater. Lett. 51 , 95 (2001). https://doi.org/10.1016/s0167-577x(01)00272-558. К. Бесляга, Р. Раду, Л.-М. Балеску, В. Станку, А. Костас, В. Думитру, Г. Стан и Л. Пинтили, «Сегнетоэлектрические полевые транзисторы на основе PZT и IGZO», IEEE J. Electron Devices Soc. 7 , 268 (2019). https://doi.org/10.1109/jeds.2019.2895367 и высокая поляризация 154 154.Х. Чжай, Ю. Цзян, Х. Ли, П. Чжан, Ю. Хэ, Д. Ши, Х. Чжан и Дж. Ян, «Измерения поляризации и диэлектрических свойств на месте свинца (Zr 0,52 Ti 0,48 ) O 3 сегнетоэлектрические нанокристаллы », Heliyon 3 , e00313 (2017). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2017.e00313 Легкий синтез 83–87 83. Х. Ли, Р. Ван, С. Т. Хан и Ю. Чжоу, «Сегнетоэлектрические полимеры для не- энергозависимые устройства памяти: обзор », Полим. Int. 69 , 533 (2020).https://doi.org/10.1002/pi.598084. С. Чунг, К. Чо и Т. Ли, «Последние достижения в области тонкопленочных транзисторов для струйной печати», Adv. Sci. 6 , 1970031 (2019). https://doi.org/10.1002/advs.20197003185. М.-К. Гарсиа-Гутьеррес, А. Линарес, И. Мартин-Фабиани, Дж. Дж. Эрнандес, М. Соччио, Д. Р. Руэда, Т. А. Эскерра и М. Рейнольдс, «Понимание особенностей кристаллизации сополимеров P (VDF-TrFE) в условиях ограничения для оптимизации сегнетоэлектричества в наноструктуры, Nanoscale 5 , 6006 (2013).https://doi.org/10.1039/c3nr00516j86. Z. Zhou, J. Li, W. Xia, X. Zhu, T. Sun, C. Cao, and L. Zhang, «Улучшенные пьезоэлектрические и акустические характеристики пленок поливинилиденфторид-трифторэтилен для гидроакустических применений», Phys. . Chem. Chem. Phys. 22 , 5711 (2020). https://doi.org/10.1039/c9cp06553a87. Б. Амедури, «От винилиденфторида (VDF) до применения VDF-содержащих полимеров и сополимеров: последние разработки и будущие тенденции», Chem. Ред. 109 , 6632 (2009).https://doi.org/10.1021/cr800187m и гибкость 87 87. Б. Амедури, «От винилиденфторида (VDF) до приложений VDF-содержащих полимеров и сополимеров: последние разработки и будущие тенденции», Chem. Ред. 109 , 6632 (2009). https://doi.org/10.1021/cr800187m Высокая промышленная применимость, 122 122. Черникова А., Козодаев М., Маркеев А., Негров Д., Спиридонов М., Зарубин С., Бак О. П. Бурагохайн, Х. Лу, Э. Суворова, А. Груверман, А. Зенкевич, «Ультратонкий Hf 0.5 Zr 0,5 O 2 сегнетоэлектрических пленок на Si. Матер. Интерфейсы 8 , 7232 (2016). https://doi.org/10.1021/acsami.5b11653 высокая поляризация, 29 29. Ким С.Дж., Дж. Мохан, С.Р. Саммерфельт и Дж. Ким, «Сегнетоэлектрик Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 тонкие пленки: обзор последних достижений », JOM 71 , 246 (2019). https://doi.org/10.1007/s11837-018-3140-5 и тонкая толщина 29 29. С. Дж. Ким, Дж. Мохан, С.Р. Саммерфельт и Дж. Ким, «Сегнетоэлектрический Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 тонких пленок: обзор последних достижений», JOM 71 , 246 (2019). https://doi.org/10.1007/s11837-018-3140-5 High retention 30 30. M. Si, AK Saha, S. Gao, G. Qiu, J. Qin, Y. Duan, J Цзянь, Ч. Ниу, Х. Ван, В. Ву, С. К. Гупта и П. Д. Е, «Полевой транзистор из сегнетоэлектрического полупроводника», Nat. Электрон. 2 , 580 (2019). https://doi.org/10.1038/s41928-019-0338-7 и улавливание низкого заряда 30 30.М. Си, А. К. Саха, С. Гао, Г. Цю, Дж. Цинь, Ю. Дуань, Дж. Цзянь, К. Ню, Х. Ван, В. Ву, С. К. Гупта и П. Д. Е, «Сегнетоэлектрический полупроводник. полевой транзистор. Электрон. 2 , 580 (2019). https://doi.org/10.1038/s41928-019-0338-7
    Недостаток Слой объемной чешуи, 59–61 59. Х. Ци, Х. Ся, К. Чжоу, П. Сяо , Y. Wang, Y. Deng, «Сегнетоэлектрические свойства гибкого Pb (Zr 0,52 Ti 0,48 ) O 3 тонкой пленки на слюде», J.Матер. Sci. Матер. Электрон. 31 , 3042 (2020). https://doi.org/10.1007/s10854-019-02848-y60. Д. Акаи, М. Йокава, К. Хирабаяси, К. Мацусита, К. Савада и М. Исида, «Сегнетоэлектрические свойства золь-гель-доставленного эпитаксиального свинца (Zr x , Ti 1− x ). ) O 3 тонких пленок на Si с использованием эпитаксиальных γ -Al 2 O 3 слоев », Прил. Phys. Lett. 86 , 202906 (2005). https://doi.org/10.1063/1.192

    1.К.-Л. Цзя, В. Нагараджан, Ж.-К. Он, Л. Хубен, Т. Чжао, Р. Рамеш, К. Урбан и Р. Вазер, «Картирование сегнетоэлектричества и тетрагональности в масштабе элементарной ячейки в эпитаксиальных сверхтонких сегнетоэлектрических пленках», Nat. Матер. 6 , 64 (2007). https://doi.org/10.1038/nmat1808 Environmental issues, 48,50 48. Й. Лианд К. Мун, «Электроника без свинца», Science 308 , 1419 (2005). https://doi.org/10.1126/science.111016850. Н. Изюмская, Ю.-И. Аливов, С.-Ж. Чо, Х. Моркоч, Х. Ли и Ю.-S. Канг, “Обработка, структура, свойства и применение тонких пленок PZT”, Крит. Rev. Solid State Mater. Sci. 32 , 111 (2007). https://doi.org/10.1080/10408430701707347 и низкая ширина запрещенной зоны 27,28,104–107 27. SJ Kim, J. Mohan, J. Lee, JS Lee, AT Lucero, CD Young, L. Colombo, SR Summerfelt, Т. Сан и Дж. Ким, «Влияние толщины пленки на сегнетоэлектрические и диэлектрические свойства низкотемпературных (400 ° c) пленок Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 », Прил.Phys. Lett. 112 , 172902 (2018). https://doi.org/10.1063/1.502671528. T. S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus, U. Schröder, U. Böttger, “Сегнетоэлектричество в тонких пленках оксида гафния”, Прикл. Phys. Lett. 99 , 102903 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3634052104. J. Müller, P. Polakowski, S. Mueller и T. Mikolajick, «Сегнетоэлектрические материалы и устройства на основе оксида гафния: оценка текущего состояния и будущих перспектив», ECS J. Solid State Sci. Technol. 4 , N30 (2015).https://doi.org/10.1149/2.0081505jss105. Дж. А. Родригес, К. Ремак, К. Боку, К. Р. Удаякумар, С. Аггарвал, С. Саммерфелт, Ф. Сели, С. т Мартин, Л. Холл, К. Тейлор, Т. Моис, Х. Макадамс, Дж. Макферсон , Р. Бейли, Г. Фокс и М. Депнер, «Свойства надежности низковольтных сегнетоэлектрических конденсаторов PZT и массивов», Annu. Proc. Надежный. Phys. 4 , 436 (2004). https://doi.org/10.1109/tdmr.2004.837210106. М. Х. Парк, Й. Х. Ли, Х. Дж. Ким, Ю. Дж. Ким, Т. Мун, К. Д. Ким, Дж. Мюллер, А. Керш, У.Шредер, Т. Миколаджик и К. С. Хванг, «Сегнетоэлектричество и антисегнетоэлектричество легированных тонких пленок на основе HfO 2 », Adv. Матер. 27 , 1811 (2015). https://doi.org/10.1002/adma.201404531107. Х. П. Макадамс, Р. Аклин, Т. Блейк, X.-H. Du, J. Eliason, J. Fong, WF Kraus, D. Liu, S. Madan, T. Moise, S. Natarajan, N. Qian, Y. Qiu, KA Remack, J. Rodriguez, J. Roscher, A. Сешадри и С.Р. Саммерфельт, «Встроенная FRAM объемом 64 МБ, использующая логический процесс 5LM Cu / FSG с длиной волны 130 нм», IEEE J.Твердотельные схемы 39 , 667 (2004). https://doi.org/10.1109/jssc.2004.825241    		 Термическая стабильность, 62 62. К. Рен, Г. Чжун, К. Сяо, К. Тан, М. Фэн, X. Чжун, Ф. Ан , J. Wang, M. Zi, M. Tang, Y. Tang, T. Jia и J. Li, «Высокопрочные гибкие сегнетоэлектрические полевые транзисторы, работающие при высоких температурах с низким энергопотреблением», Adv. Функц. Матер. 30 , 1

    1 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.201

    1 режим высокой мощности, 62,69 62.К. Рен, Г. Чжун, К. Сяо, К. Тан, М. Фэн, X. Чжун, Ф. Ан, Дж. Ван, М. Цзы, М. Тан, Ю. Тан, Т. Цзя и Дж. Ли, «Высокопрочные гибкие сегнетоэлектрические полевые транзисторы, работающие при высоких температурах с низким энергопотреблением», Adv. Функц. Матер. 30 , 1

    1 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.201

    169. X. Chen, X. Han, и Q.-D. Шен, «Сегнетоэлектрические полимеры на основе ПВДФ в современной гибкой электронике», Adv. Электрон. Матер. 3 , 1600460 (2017). https://doi.org/10.1002 / aelm.201600460 и низкая поляризация 150 150. Т. Миколаджик, У. Шредер и С. Слезазек, «Сегнетоэлектрические устройства на основе оксида гафния для запоминающих устройств и не только», на Международном симпозиуме 2018 по технологии, системам и применению СБИС. (IEEE, 2018), т. 1.

    		 Высокий внутренний дефект 46 46. Юрчук Э., Мюллер Дж., Мюллер С., Дж. Пол, М. Пешич, Р. Ван Бентум, У. Шредер и Т. Миколаджик, «Улавливание заряда. явления в энергонезависимой памяти типа FeFET на основе HfO 2 ”, IEEE Trans.Электронные устройства 63 , 3501 (2016). https://doi.org/10.1109/ted.2016.2588439 Низкая поляризация 155 155. Ч. Цуй, Ф. Сюэ, У. Дж. Ху и Л. Дж. Ли, «Двумерные материалы с пьезоэлектрическими и сегнетоэлектрическими функциями», Npj 2D Mater. Прил. 2 , 24 (2018). https://doi.org/10.1038/s41699-018-0067-1 и низкая промышленная применимость 147 147. М. Лонг, П. Ван, Х. Фанг и В. Ху, «Прогресс, проблемы и возможности. для фотоприемников на основе 2D материалов », Adv.Функц. Матер. 29 , 1803807 (2019). https://doi.org/10.1002/adfm.201803807

    От базовых концепций к новым технологиям: Вализаде, Пуйя: 978111

    92: Amazon.com: Книги

    С внутренней стороны клапана

    Обсуждаются современные металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) и будущие тенденции транзисторных устройств

    В этой книге представлен обзор полевых транзисторов (FET), в котором обсуждаются основные принципы полевых транзисторов и исследуются последние технологические разработки в поле.Он охватывает и объединяет широкий спектр тем, связанных с физикой полупроводниковых устройств, физикой транзисторов и передовыми концепциями транзисторов. Эта книга состоит из шести глав. В главе 1 обсуждаются электронные материалы и плата. В главе 2 исследуются переходы, обсуждаются контакты в условиях теплового равновесия, контакты металл-полупроводник и системы металл-диэлектрик-полупроводник. В главе 3 рассматриваются традиционные планарные полевые транзисторы на основе металл-оксид-полупроводник (МОП-транзисторы). В главе 4 описаны технологические вариации, ведущие к масштабированию, и новые размеры полевых транзисторов.В главе 5 анализируются полевые транзисторы с гетеропереходом, а также обсуждаются проблемы и преимущества гетероэпитаксии. Наконец, в главе 6 рассматриваются полевые транзисторы на молекулярном уровне.

    • Связывает обсуждение современных транзисторных устройств с физическими процессами
    • Материал прошел проверку в классе на курсах бакалавриата и магистратуры по проектированию компонентов интегральных схем, преподаваемых автором
    • Содержит примеры и проблемы в конце главы

    Полевые транзисторы , всесторонний обзор: от базовых концепций к новым технологиям — это справочник для студентов старших курсов и аспирантов, а также профессиональных инженеров, которым требуется понимание физики работы современных полевых транзисторов.

    Пуя Вализаде — адъюнкт-профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Конкордия в Квебеке, Канада. Он получил B.S. и М.С. дипломы с отличием Тегеранского университета и доктора философии. Получил степень в Мичиганском университете (Анн-Арбор) по специальности «Электротехника» в 1997, 1999 и 2005 годах соответственно. За последнее десятилетие доктор Вализаде преподавал многочисленные разделы пяти различных курсов, охватывающих такие темы, как технология обработки полупроводников, полупроводниковые материалы и их свойства, передовые твердотельные устройства, конструкция транзисторов для современной технологии CMOS и высокоскоростные транзисторы.

    С задней обложки

    Обсуждаются современные металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) и будущие тенденции транзисторных устройств

    В этой книге представлен обзор полевых транзисторов (FET), в котором обсуждаются основные принципы полевых транзисторов и исследуются последние технологические разработки в поле. Он охватывает и объединяет широкий спектр тем, связанных с физикой полупроводниковых устройств, физикой транзисторов и передовыми концепциями транзисторов.Эта книга состоит из шести глав. В главе 1 обсуждаются электронные материалы и плата. В главе 2 исследуются переходы, обсуждаются контакты в условиях теплового равновесия, контакты металл-полупроводник и системы металл-диэлектрик-полупроводник. В главе 3 рассматриваются традиционные планарные полевые транзисторы на основе металл-оксид-полупроводник (МОП-транзисторы). В главе 4 описаны технологические вариации, ведущие к масштабированию, и новые размеры полевых транзисторов. В главе 5 анализируются полевые транзисторы с гетеропереходом, а также обсуждаются проблемы и преимущества гетероэпитаксии.Наконец, в главе 6 рассматриваются полевые транзисторы на молекулярном уровне.

    • Связывает обсуждение современных транзисторных устройств с физическими процессами
    • Материал прошел проверку в классе на курсах бакалавриата и магистратуры по проектированию компонентов интегральных схем, преподаваемых автором
    • Содержит примеры и проблемы в конце главы

    Полевые транзисторы , всесторонний обзор: от базовых концепций к новым технологиям — это справочник для студентов старших курсов и аспирантов, а также профессиональных инженеров, которым требуется понимание физики работы современных полевых транзисторов.

    Пуя Вализаде — адъюнкт-профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Конкордия в Квебеке, Канада. Он получил B.S. и М.С. дипломы с отличием Тегеранского университета и доктора философии. Получил степень в Мичиганском университете (Анн-Арбор) по специальности «Электротехника» в 1997, 1999 и 2005 годах соответственно. За последнее десятилетие доктор Вализаде преподавал многочисленные разделы пяти различных курсов, охватывающих такие темы, как технология обработки полупроводников, полупроводниковые материалы и их свойства, передовые твердотельные устройства, конструкция транзисторов для современной технологии CMOS и высокоскоростные транзисторы.

    Об авторе

    Пуя Вализаде — адъюнкт-профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Конкордия в Квебеке, Канада. Он получил B.S. и М.С. дипломы с отличием Тегеранского университета и доктора философии. Получил степень в Мичиганском университете (Анн-Арбор) по специальности «Электротехника» в 1997, 1999 и 2005 годах соответственно. За последнее десятилетие доктор Вализаде преподавал многочисленные разделы пяти различных курсов, охватывающих такие темы, как технология обработки полупроводников, полупроводниковые материалы и их свойства, передовые твердотельные устройства, конструкция транзисторов для современной технологии CMOS и высокоскоростные транзисторы.

    графеновых транзисторов — GFET — Графенея

    Написал: Миклош Больца

    Графен произвел революцию в электронике с октября 2004 года, когда Андре Гейм и Костя Новоселов впервые определили, как удалить один слой углеродной решетки из графита. Производство и исследование современных графеновых полевых транзисторов (GFET) было бы невозможным без исследований за последние два десятилетия, и они предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными транзисторами с биполярным переходом.Все это благодаря свойствам, присущим графену, а это означает, что GFET-транзисторы можно использовать с хорошими результатами в различных технологиях, включая биологические и химические сенсоры.

    Общие сведения о полевых транзисторах

    Полевой транзистор (FET) — это электрический компонент, который использует близлежащее электрическое поле и связанный с ним перепад напряжения для модуляции тока. Полевые транзисторы обычно представляют собой устройства с тремя выводами или электродами: полупроводниковый канал проходит между двумя из этих электродов — истоком и стоком, а третий, называемый затвором, действует как управляющий.Разность напряжений, приложенная к затвору, позволяет или блокирует перенос заряда через полупроводниковый канал в зависимости от его направления и силы.

    Структура полевых транзисторов

    Графеновые полевые транзисторы (GFET) используют типичное устройство FET и вставляют графеновый канал размером в десятки микрон между истоком и стоком. Будучи графеном, решеткой из атомов углерода толщиной всего в один атом, каналы в GFET обладают беспрецедентной чувствительностью, которая может использоваться в самых разных приложениях, таких как фотосенсор, магнитное зондирование и биосенсор.

    При использовании в датчиках окружающей среды этот канал обычно открыт для связывания и обнаружения молекул рецепторов, таких как глюкоза, цитохром с, гемоглобин, холестерин или перекись водорода, на поверхности. Когда эти молекулы связываются с графеновым каналом, это изменяет проводимость и общий отклик устройства. Хотя углерод в графене обычно не реагирует или не связывается с большинством материалов, биорецепторы, такие как аминокислоты, антитела или ферменты, могут быть добавлены посредством адсорбции или линкерной молекулы, прикрепленной к поверхности канала.Затем молекулы могут прикрепляться к этим участкам за счет ковалентной связи, электростатических сил или сил Ван-дер-Ваальса, передавая электронный перенос по всей глубине устройства.

    Каковы преимущества графеновых транзисторов?

    • Беспрецедентная чувствительность

    Двумерная структура графена имеет ряд преимуществ по сравнению с объемными полупроводниками, такими как кремний, которые используются в стандартных полевых транзисторах. Поскольку большинство полупроводниковых транзисторных датчиков являются трехмерными, изменения электрического заряда на поверхности канала не всегда проникают глубже в устройство.Это может резко ограничить чувствительность отклика устройства. С другой стороны, поскольку графен в GFET имеет толщину всего один атом углерода, весь канал теперь находится на поверхности, что напрямую открывает канал для любых молекул, присутствующих в ближайшем окружении.

    Эту чувствительность продемонстрировали ученые из Манчестерского центра мезонауки и нанотехнологий, которые доказали, что датчики микрометрового размера, изготовленные из графена, способны обнаруживать отдельные молекулы газа, прикрепляющиеся к поверхности или отделяющиеся от нее.Поскольку добавление или удаление молекулы газа вызывает изменение одного электрона в структуре графена, поэтому можно измерить небольшие ступенчатые изменения сопротивления. Дальнейшие исследования, демонстрирующие эту повышенную чувствительность, включают в себя Департамент физики и астрономии Университета Пенсильвании, который обнаружил налтрексон (антагонист опиоидных рецепторов) с концентрацией до 10 пг на мл, и Лаборатория наноматериалов и устройств Вольфсона Плимутского университета, в которой использовались GFET-транзисторы. для обнаружения антигена хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) в концентрациях ниже 1 пг на мл.

    Полупроводники, такие как кремний, неэффективны, если их производить атомарно тонкими, как графен. Это связано с тем, что дефекты поверхности или оборванные связи имеют тенденцию преобладать при такой толщине, что ограничивает общую чувствительность устройства. Такие связи образуют дополнительные дефекты в полупроводниковом канале датчика и делают возможным неспецифическое связывание, что приводит к ложным срабатываниям. Это отличается от графена, который можно получить в один слой с высокой степенью точности.Кроме того, двумерный материал, такой как графен, при эффективном производстве будет иметь гораздо меньше оборванных поверхностных связей.

    GFET также имеют более высокую подвижность носителей, чем традиционные полевые транзисторы, часто достигая уровней более 100 000 см 2 V -1 с -1 для инкапсулированного hBN монокристаллического CVD-графена. Эти устройства также имеют остаточную плотность носителей заряда порядка 5 x 10 11 см -2 .

    Как производятся GFET-транзисторы?

    GFET

    обычно изготавливаются на подложке Si / SiO 2 с металлическими контактами.Сам графен наносится на пластину путем химического осаждения из паровой фазы (CVD). Первым шагом к CVD является разложение источника углерода при высоких температурах. Затем атомы углерода откладываются на подложку для осаждения, где в конечном итоге формируется типичная гексагональная решетка, известная нам как графен.

    На обеих стадиях производственного процесса требуется осторожное использование катализатора, такого как медь, железо или никель, для снижения необходимых эффективных температур с более чем 2500 ° C до более приемлемой 1000 ° C.Используя этот метод, можно сформировать сплошной одинарный слой графена всего за пять минут, в зависимости от соотношения газовых потоков и размера необходимого слоя. Однако необходимо следить за тем, чтобы сам катализатор не создавал примесей внутри графена.

    Слой графена переносится с подложки для осаждения и накладывается на пластину, которая обычно изготавливается из кремния. Затем металлические электроды наносятся на графен литографически, в то время как дальнейшая литография используется для придания самим графеновым каналам желаемых размеров и формы.

    Технологические преимущества использования графена

    Помимо упомянутых ранее преимуществ чувствительности GFET по сравнению с массивными полупроводниковыми транзисторными материалами, GFET имеет ряд явных производственных преимуществ по сравнению с другими устройствами, созданными с использованием одномерных материалов, таких как углеродные нанотрубки или нанопроволоки. Хотя эти материалы также обладают высокой проводимостью, как графен, они пока не могут быть изготовлены с такой же точностью.

    Во время производства одномерных объектов, таких как нанотрубки, количество и ориентация этих объектов будут варьироваться в зависимости от случайного распределения.Эта неоднородность означает, что массив высокопроизводительных, но с одинаковым откликом устройств невозможно изготовить с использованием современных технологий. Эта случайность еще больше усиливается за счет изменения размеров толщины и ширины внутри самих одномерных объектов. С другой стороны, использование методов фотолитографического производства позволяет с высокой точностью осаждать и формировать двумерный слой атомов углерода.

    Современные проблемы производства графеновых транзисторов

    Одной из трудностей создания графеновых сенсоров высокой чувствительности является массовое производство графена без дефектов и примесей.К счастью, были предприняты шаги в направлении более качественного выращивания и переноса CVD, чтобы графен не содержал металлических загрязнений, трещин, отверстий, складок или остатков. В настоящее время ведется работа по переносу производства датчиков GFET из лаборатории в промышленность, хотя проблемы масштабируемости все еще могут оставаться проблемой в зависимости от используемой техники.

    Инициативы, такие как Graphene Flagship, проводят исследования в этой области с целью разработки потребительских товаров из графена к 2025 или 2030 году.Прогресс был достигнут и в других регионах: исследователи из Департамента физики и астрономии Пенсильванского университета открыли способ массового производства ДНК-биосенсоров GFET без этикеток с помощью процесса изготовления CVD, обеспечивающего выход более 90%.

    Явление экранирования Дебая-Хюккеля — еще одна проблема для полевых транзисторов на основе графена, влияющая на чувствительность полевых транзисторов в ионном растворе

    Другой проблемой является присущее явление экранирования Дебая-Хюккеля, которое также может ограничивать общую чувствительность датчиков GFET.Этот предел вызван ионным раствором, используемым в экспериментах по биочувствительности, который взаимодействует с датчиками, экранируя электрический заряд молекул через двойной слой электронов. Расстояние от поверхности, на котором молекула может быть обнаружена, обратно пропорционально концентрации используемого буфера. Это означает, что чем выше концентрация раствора, тем ближе должна быть молекула к поверхности, прежде чем ее можно будет обнаружить, что может создать трудности. К счастью, исследователи также добились успехов в этой области, используя определенные связывающие рецепторы, которые ограничивают необходимое расстояние взаимодействия в пределах длины экранирования Дебая-Хюккеля и, таким образом, создают более эффективные датчики.

    подробное руководство по полевым транзисторам.

    Я подробно расскажу вам о полевом транзисторе (полевом транзисторе) и расскажу обо всем, что связано с полевым транзистором, включая определение, символ, работу, характеристики, типы и приложения полевого транзистора.

    Приступим.

    Определение:

    Полевой транзистор (полевой транзистор) представляет собой электронное устройство с тремя выводами, используемое для управления потоком тока с помощью напряжения, подаваемого на его вывод затвора.Три терминала в этом устройстве называются сток, исток и затвор.

    • Источник: Это терминал, через который носители заряда попадают в канал.
    • Drain: Это терминал, через который носители заряда покидают канал.
    • Gate: Этот терминал контролирует проводимость между терминалами истока и стока.
    Полевые транзисторы

    также известны как униполярные транзисторы в отличие от биполярных транзисторов BJT.В полевых транзисторах для процесса проводимости используются дырки или электроны. Но в процессе проводимости не участвуют оба носителя заряда одновременно. Полевые транзисторы обычно имеют высокий входной импеданс на низких частотах и ​​отображают мгновенную работу, высокую производительность, надежны и дешевы и используются во многих электрических цепях. Низкое энергопотребление и низкое рассеивание мощности делают это устройство идеальным для интегральных схем.

    Символ:

    На следующем рисунке показано обозначение транзисторов MOSFET и JFET, которые являются двумя основными типами транзисторов FET.

    Рабочий:

    Полевой транзистор — это электронное устройство, которое содержит носители заряда, электроны или дырки, которые текут от истока к выводам стока через активный канал. Процесс проводимости контролируется путем подачи входного напряжения на вывод затвора.

    Токоведущий путь, который существует между выводами истока и стока, известен как «канал», который может состоять из полупроводникового материала N-типа или P-типа.

    Работу N-канального JFET можно описать следующим образом, взяв два разных случая:

    Корпус 1:

    В случае 1 напряжение на выводе затвора равно нулю, и напряжение Vds применяется между выводом стока и истока, как показано на рисунке ниже.

    В этом случае два pn-перехода на сторонах стержня образуют область истощения. В результате электроны текут от истока к выводу стока через канал, который находится между обедненными слоями.Ширина канала и токопроводимость через стержень определяются размером обедненных слоев.

    Корпус 2:

    Ширина обедненного слоя увеличивается, когда обратное напряжение прикладывается к клеммам затвора и истока Vgs. Это приводит к уменьшению ширины проводящего канала и увеличению сопротивления стержня n-типа.

    Следовательно, ток от истока к клеммам стока уменьшается. Однако, когда напряжение обратного смещения на выводе затвора уменьшается, это также уменьшит ширину обедненного слоя и, как результат, ширина проводящего канала увеличится.

    Это работа N-Channel JFET, которая работает аналогично P-Channel JFET. Единственное отличие — носители заряда. В случае полевого транзистора с N-каналом носителями заряда являются электроны, а в случае полевого транзистора с P-каналом — дырки.

    Характеристики:

    На следующем рисунке показаны кривые характеристик полевых транзисторов JFET:

    A: омическая область:

    В омической области, когда Vgs = 0, JFET будет вести себя как резистор, управляемый напряжением, и несет очень маленький обедненный слой канала.

    B: Отсеченная область:

    Область отсечки также называется областью отсечки, где напряжения затвора Vgs достаточно, чтобы заставить JFET вести себя как разомкнутая цепь, поскольку сопротивление канала является максимальным.

    C: Область насыщенности:

    Область насыщения также называется активной областью, где проводимость устройства очень высока, что контролируется приложенным напряжением на выводах затвора и истока Vgs. В этом состоянии напряжение Vds сток-исток будет иметь небольшое влияние или не будет иметь никакого эффекта.

    D: Область разбивки:

    В этой области напряжение на выводах Vds истока и стока очень велико, что нарушает резистивный канал полевого транзистора и позволяет протекать неконтролируемому максимальному току.

    Ток стока Id линейно увеличивается с напряжением на выводах истока и стока Vds. По мере увеличения Id омическое падение напряжения на участке канала и выводе истока будет изменять обратное смещение перехода, и в результате проводимость канала остается постоянной.Напряжение Vds в этом положении известно как напряжение отсечки.

    Типы:

    Полевые транзисторы делятся на два основных типа:

    1: JFET

    2: МОП-транзистор

    1: JFET

    JFET (Junction Field Effect Transistor) представляет собой трехконтактное электронное устройство и представляет собой тип полевого транзистора, который в основном используется для разработки усилителей и используется в качестве переключателей с электрическим управлением. JFET — это устройства, управляемые напряжением, поскольку им не требуется ток смещения для запуска транзистора.

    JFET находится во включенном состоянии, когда между выводами истока и затвора нет напряжения. Однако, когда напряжение подается на клеммы истока и затвора, это устройство будет показывать сопротивление при прохождении тока и допускает только ограниченное протекание тока между клеммами истока и стока.

    JFET делятся на два типа:

    • N-Channel JFET, где проводимость осуществляется движением электронов.
    • P-Channel JFET, где проводимость осуществляется за счет движения отверстий.

    N-канальные JEFT предпочтительнее, чем P-канальные JFET во многих электронных приложениях, потому что подвижность электронов лучше подвижности дырок.

    2: полевой МОП-транзистор

    MOSFET (Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор) — это полупроводниковое устройство, которое в основном используется для усиления и переключения в электронных устройствах.

    MOSFET — это устройство, управляемое напряжением, поскольку входное напряжение на выводе затвора контролирует проводимость между выводами истока и стока.

    MOSFET делятся на два основных типа:

    • N-канальный полевой МОП-транзистор, в котором проводимость осуществляется за счет движения электронов. Этот транзистор очень эффективен, имеет низкое сопротивление и занимает меньшую площадь.
    • МОП-транзистор с P-каналом, где проводимость осуществляется за счет движения отверстий. Этот транзистор менее эффективен, имеет высокое сопротивление и занимает большую площадь.

    Приложения:

    Полевые транзисторы используются в следующих приложениях.

    • Аналоговый переключатель
    • Ограничитель тока
    • Каскодный усилитель
    • Измельчитель
    • Генераторы с фазовым сдвигом
    • Мультиплексор
    • Буферный усилитель

    Надеюсь, эта статья оказалась для вас полезной. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете обратиться ко мне в разделе ниже. Я хотел бы помочь вам как можно лучше. Спасибо, что прочитали статью.

    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *