stringtranslate.com

Транзистор

Сравнение размеров корпусов биполярных транзисторов , включая (слева направо): SOT-23 , TO-92 , TO-126 и TO-3
Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор), показывающий выводы затвора (G), корпуса (B), истока (S) и стока (D). Затвор отделен от корпуса изолирующим слоем (белым).

Транзистор — это полупроводниковое устройство, используемое для усиления или переключения электрических сигналов и мощности . Это один из основных строительных блоков современной электроники . [1] Он состоит из полупроводникового материала , как правило, с как минимум тремя выводами для подключения к электронной схеме. Напряжение или ток, приложенные к одной паре выводов транзистора, управляют током через другую пару выводов. Поскольку контролируемая (выходная) мощность может быть выше, чем управляющая (входная) мощность, транзистор может усиливать сигнал. Некоторые транзисторы упаковываются по отдельности, но гораздо больше в миниатюрной форме встроены в интегральные схемы . Поскольку транзисторы являются ключевыми активными компонентами практически во всей современной электронике , многие люди считают их одним из величайших изобретений 20-го века. [2]

Физик Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора (FET) в 1926 году, но в то время было невозможно сконструировать работающее устройство. [3] Первым работающим устройством был точечный транзистор, изобретенный в 1947 году физиками Джоном Бардином , Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Labs ; все трое разделили Нобелевскую премию по физике 1956 года за свое достижение. [4] Наиболее широко используемый тип транзистора — полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), MOSFET был изобретен в Bell Labs между 1955 и 1960 годами. [5] [6] [7] [8] [9] [10] Транзисторы произвели революцию в области электроники и проложили путь для более мелких и дешевых радиоприемников , калькуляторов , компьютеров и других электронных устройств.

Большинство транзисторов изготавливаются из очень чистого кремния , а некоторые из германия , но иногда используются и некоторые другие полупроводниковые материалы. Транзистор может иметь только один вид носителей заряда в полевом транзисторе или может иметь два вида носителей заряда в устройствах с биполярным переходом . По сравнению с вакуумной лампой транзисторы, как правило, меньше и требуют меньше энергии для работы. Некоторые вакуумные лампы имеют преимущества перед транзисторами при очень высоких рабочих частотах или высоких рабочих напряжениях, например, лампы бегущей волны и гиротроны . Многие типы транзисторов изготавливаются по стандартизированным спецификациям несколькими производителями.

История

Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора в 1925 году.

Термоэлектронный триод , вакуумная лампа , изобретенная в 1907 году, позволила усилить радиотехнологию и телефонную связь на большие расстояния . Однако триод был хрупким устройством, потреблявшим значительное количество энергии. В 1909 году физик Уильям Эклс открыл кристаллический диодный генератор . [11] Физик Юлиус Эдгар Лилиенфельд подал заявку на патент на полевой транзистор (FET) в Канаде в 1925 году, [12] предназначенный как твердотельная замена триода. [13] [14] Он подал заявки на идентичные патенты в Соединенных Штатах в 1926 [15] и 1928 годах. [16] [17] Однако он не опубликовал никаких исследовательских статей о своих устройствах, и в его патентах не было никаких конкретных примеров работающего прототипа. Поскольку производство высококачественных полупроводниковых материалов было еще далеко, идеи Лилиенфельда о твердотельных усилителях не нашли бы практического применения в 1920-х и 1930-х годах, даже если бы такое устройство было создано. [18] В 1934 году изобретатель Оскар Хайль запатентовал аналогичное устройство в Европе. [19]

Биполярные транзисторы

Джон Бардин , Уильям Шокли и Уолтер Браттейн в Bell Labs в 1948 году; Бардин и Браттейн изобрели точечный транзистор в 1947 году, а Шокли изобрел биполярный транзистор в 1948 году.
Копия первого рабочего транзистора, точечно-контактного транзистора, изобретенного в 1947 году.
Герберт Матаре (на фото 1950 года) самостоятельно изобрел точечный транзистор в июне 1948 года.
Поверхностно-барьерный транзистор Philco, разработанный и произведенный в 1953 году.

С 17 ноября по 23 декабря 1947 года Джон Бардин и Уолтер Браттейн в Bell Labs компании AT&T в Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси , проводили эксперименты и наблюдали, что при приложении двух золотых точечных контактов к кристаллу германия производился сигнал с выходной мощностью, превышающей входную. [20] Руководитель группы физики твердого тела Уильям Шокли увидел в этом потенциал и в течение следующих нескольких месяцев работал над значительным расширением знаний о полупроводниках . Термин транзистор был придуман Джоном Р. Пирсом как сокращение от термина трансрезистанс . [21] [22] [23] По словам Лилиан Ходдесон и Вики Дейч, Шокли предложил, чтобы первый патент Bell Labs на транзистор был основан на полевом эффекте, и чтобы он был назван изобретателем. Раскопав патенты Лилиенфельда, которые были забыты годами ранее, юристы Bell Labs выступили против предложения Шокли, поскольку идея полевого транзистора, который использовал электрическое поле в качестве «сетки», не была новой. Вместо этого, то, что Бардин, Браттейн и Шокли изобрели в 1947 году, было первым точечным транзистором . [18] В знак признания этого достижения Шокли, Бардин и Браттейн совместно получили Нобелевскую премию по физике 1956 года «за их исследования полупроводников и открытие ими транзисторного эффекта». [24] [25]

Команда Шокли изначально пыталась построить полевой транзистор (FET), пытаясь модулировать проводимость полупроводника, но потерпела неудачу, в основном из-за проблем с поверхностными состояниями , оборванной связью и материалами из германия и меди . Попытка понять таинственные причины этой неудачи привела их вместо этого к изобретению биполярных точечно-контактных и переходных транзисторов . [26] [27]

В 1948 году физики Герберт Матаре и Генрих Велькер независимо друг от друга изобрели точечный транзистор, работая в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse , дочерней компании Westinghouse в Париже . Матаре имел опыт разработки кристаллических выпрямителей из кремния и германия в немецких радарах во время Второй мировой войны . Обладая этими знаниями, в 1947 году он начал исследовать явление «интерференции». К июню 1948 года, наблюдая за токами, протекающими через точечные контакты, он получил последовательные результаты, используя образцы германия, произведенные Уэлкером, аналогичные тем, что Бардин и Браттейн получили ранее в декабре 1947 года. Понимая, что ученые Bell Labs уже изобрели транзистор, компания поспешила запустить свой «транзистрон» в производство для усиленного использования в телефонной сети Франции, подав первую заявку на патент на транзистор 13 августа 1948 года. [28] [29] [30]

Первые биполярные транзисторы с переходом были изобретены Уильямом Шокли из Bell Labs, который подал заявку на патент (2,569,347) 26 июня 1948 года. 12 апреля 1950 года химики Bell Labs Гордон Тил и Морган Спаркс успешно создали работающий биполярный NPN-переход, усиливающий германиевый транзистор. Bell объявила об открытии этого нового «сэндвич»-транзистора в пресс-релизе от 4 июля 1951 года. [31] [32]

Первым высокочастотным транзистором был поверхностно-барьерный германиевый транзистор, разработанный Philco в 1953 году, способный работать на частотах до 60 МГц . [33] Они были изготовлены путем травления углублений в германиевой базе n-типа с обеих сторон струями сульфата индия (III) до тех пор, пока она не достигала толщины в несколько десятитысячных дюйма. Индий, гальванически нанесенный в углубления, образовывал коллектор и эмиттер. [34] [35]

Компания AT&T впервые использовала транзисторы в телекоммуникационном оборудовании в системе коммутации платных перекрестных линий No. 4A в 1953 году для выбора магистральных цепей из маршрутной информации, закодированной на трансляторных картах. [36] Его предшественник, фототранзистор Western Electric No. 3A , считывал механическую кодировку с перфорированных металлических карт.

Первый прототип карманного транзисторного радиоприемника был показан компанией INTERMETALL, основанной Гербертом Матаре в 1952 году, на Международной выставке радиотехники в Дюссельдорфе с 29 августа по 6 сентября 1953 года. [37] [38] Первым серийным карманным транзисторным радиоприемником был Regency TR-1 , выпущенный в октябре 1954 года. [25] Выпускавшийся как совместное предприятие Regency Division of Industrial Development Engineering Associates, IDEA и Texas Instruments из Далласа, штат Техас, TR-1 производился в Индианаполисе, штат Индиана. Это был почти карманный радиоприемник с четырьмя транзисторами и одним германиевым диодом. Промышленный дизайн был передан на аутсорсинг чикагской фирме Painter, Teague and Petertil. Первоначально он был выпущен в одном из шести цветов: черный, слоновая кость, мандариновый красный, облачно-серый, красное дерево и оливково-зеленый. Вскоре появились и другие цвета. [39] [40] [41]

Первое серийное полностью транзисторное автомобильное радио было разработано корпорациями Chrysler и Philco и было анонсировано в издании The Wall Street Journal от 28 апреля 1955 года . Chrysler сделал модель Mopar 914HR доступной в качестве опции, начиная с осени 1955 года для своей новой линейки автомобилей Chrysler и Imperial 1956 года, которые поступили в дилерские салоны 21 октября 1955 года. [42] [43]

Sony TR-63, выпущенный в 1957 году, был первым транзисторным радиоприемником массового производства, что привело к широкому распространению транзисторных радиоприемников. [44] К середине 1960-х годов по всему миру было продано семь миллионов TR-63. [ 45] Успех Sony с транзисторными радиоприемниками привел к тому, что транзисторы заменили электронные лампы в качестве доминирующей электронной технологии в конце 1950-х годов. [46]

Первый рабочий кремниевый транзистор был разработан в Bell Labs 26 января 1954 года Моррисом Таненбаумом . Первый серийный коммерческий кремниевый транзистор был анонсирован Texas Instruments в мае 1954 года. Это была работа Гордона Тиля , эксперта по выращиванию кристаллов высокой чистоты, который ранее работал в Bell Labs. [47] [48] [49]

Полевые транзисторы

Основной принцип полевого транзистора (FET) был впервые предложен физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом, когда он подал патент на устройство, похожее на MESFET, в 1926 году, а также на полевой транзистор с изолированным затвором в 1928 году. [14] [50] Концепция FET была позднее также теоретически обоснована инженером Оскаром Хейлем в 1930-х годах и Уильямом Шокли в 1940-х годах.

В 1945 году полевой транзистор с управляющим валом был запатентован Генрихом Велькером . [51] После теоретической разработки полевого транзистора с управляющим валом Шокли в 1952 году, в 1953 году Джорджем К. Дейси и Яном М. Россом был создан рабочий практический полевой транзистор с управляющим валом . [52]

В 1948 году Бардин запатентовал предшественника MOSFET, полевой транзистор с изолированным затвором (IGFET) с инверсионным слоем. Патент Бардина и концепция инверсионного слоя сегодня составляют основу технологии КМОП. [53]

В ранние годы полупроводниковой промышленности компании сосредоточились на транзисторе с переходом , относительно громоздком устройстве, которое было трудно производить массово , что ограничивало его несколькими специализированными приложениями. Полевые транзисторы (FET) были теоретически рассмотрены как потенциальные альтернативы, но исследователи не смогли заставить их работать должным образом, в основном из-за барьера поверхностного состояния , который не позволял внешнему электрическому полю проникать в материал. [54]

1957, Схема одного из транзисторных устройств SiO2, созданных Фрошем и Дерриком [55]

В 1955 году Карл Фрош и Линкольн Деррик случайно вырастили слой диоксида кремния поверх кремниевой пластины, для которой они наблюдали эффекты пассивации поверхности. [56] [57] К 1957 году Фрош и Деррик, используя маскирование и предварительное осаждение, смогли изготовить транзисторы из диоксида кремния и показали, что диоксид кремния изолирует, защищает кремниевые пластины и предотвращает диффузию легирующих примесей в пластину. [56] [58] Дж. Р. Лигенца и В. Г. Шпитцер изучили механизм термически выращенных оксидов и изготовили высококачественный стек Si/ SiO 2 в 1960 году. [59] [60] [61]

МОП-транзистор (MOS-транзистор)

После этого исследования Мохамед Аталла и Давон Канг предложили кремниевый МОП-транзистор в 1959 году [62] и успешно продемонстрировали работающее МОП-устройство со своей командой из Bell Labs в 1960 году. [63] [64] В их команду входили EE LaBate и EI Povilonis, которые изготовили устройство; MO Thurston, LA D'Asaro и JR Ligenza, которые разработали процессы диффузии, а также HK Gummel и R. Lindner, которые охарактеризовали устройство. [65] [66] Благодаря своей высокой масштабируемости , [67] гораздо более низкому энергопотреблению и более высокой плотности, чем у биполярных транзисторов, [68] МОП-транзистор позволил создавать интегральные схемы высокой плотности , [69] позволяя интегрировать более 10 000 транзисторов в одну ИС. [70]

КМОП (комплементарный МОП ) был изобретен Чи-Танг Са и Фрэнком Ванлассом в Fairchild Semiconductor в 1963 году. [71] Первый отчет о МОП-транзисторе с плавающим затвором был сделан Давоном Кангом и Саймоном Сзе в 1967 году. [72] МОП -транзистор с двойным затвором был впервые продемонстрирован в 1984 году исследователями Электротехнической лаборатории Тосихиро Секигавой и Ютакой Хаяши. [73] [74] FinFET (плавниковый полевой транзистор), тип трехмерного непланарного многозатворного МОП-транзистора, возник в результате исследований Дига Хисамото и его команды в Центральной исследовательской лаборатории Hitachi в 1989 году. [75] [76]

Важность

Поскольку транзисторы являются ключевыми активными компонентами практически во всей современной электронике , многие считают их одним из величайших изобретений 20-го века. [2]

Изобретение первого транзистора в Bell Labs было названо вехой IEEE в 2009 году. [77] Другие вехи включают изобретение плоскостного транзистора в 1948 году и полевого МОП-транзистора в 1959 году. [78]

MOSFET на сегодняшний день является наиболее широко используемым транзистором, в приложениях от компьютеров и электроники [79] до коммуникационных технологий, таких как смартфоны . [80] Он считается самым важным транзистором, [81] возможно, самым важным изобретением в электронике, [82] и устройством, которое сделало возможной современную электронику. [83] Он был основой современной цифровой электроники с конца 20-го века, прокладывая путь для цифровой эпохи . [84] Патентное и товарное бюро США называет его «новаторским изобретением, которое преобразило жизнь и культуру во всем мире». [80] Его способность производиться массово с помощью высокоавтоматизированного процесса ( изготовление полупроводниковых приборов ) из относительно простых материалов позволяет иметь удивительно низкие затраты на транзистор. MOSFET являются наиболее многочисленными искусственными объектами в истории, к 2018 году их было произведено более 13 секстиллионов. [85]

Хотя несколько компаний производят более миллиарда индивидуально упакованных (известных как дискретные ) МОП-транзисторов каждый год, [86] подавляющее большинство из них производится в интегральных схемах (также известных как ИС , микрочипы или просто чипы ), вместе с диодами , резисторами , конденсаторами и другими электронными компонентами , для производства полных электронных схем. Логический вентиль состоит из примерно 20 транзисторов, тогда как продвинутый микропроцессор , по состоянию на 2022 год, может содержать до 57 миллиардов МОП-транзисторов. [87] Транзисторы часто организованы в логические вентили в микропроцессорах для выполнения вычислений. [88]

Низкая стоимость транзистора, его гибкость и надежность сделали его повсеместным. Транзисторные мехатронные схемы заменили электромеханические устройства в управлении приборами и машинами. Часто проще и дешевле использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разрабатывать эквивалентную механическую систему.

Упрощенная эксплуатация

Простая принципиальная схема, показывающая маркировку биполярного транзистора n–p–n

Транзистор может использовать слабый сигнал, подаваемый между одной парой его выводов, для управления гораздо большим сигналом на другой паре выводов, свойство, называемое усилением . Он может производить более сильный выходной сигнал, напряжение или ток, пропорциональный более слабому входному сигналу, действуя как усилитель . Он также может использоваться как электрически управляемый переключатель , где величина тока определяется другими элементами схемы. [89]

Существует два типа транзисторов, которые немного различаются по способу использования:

Верхнее изображение в этом разделе представляет собой типичный биполярный транзистор в цепи. Заряд течет между выводами эмиттера и коллектора в зависимости от тока в базе. Поскольку соединения базы и эмиттера ведут себя как полупроводниковый диод, между ними возникает падение напряжения. Величина этого падения, определяемая материалом транзистора, называется V BE . [90] (Напряжение база-эмиттер)

Транзистор как переключатель

BJT используется как электронный переключатель в конфигурации с заземленным эмиттером

Транзисторы обычно используются в цифровых схемах в качестве электронных переключателей , которые могут находиться как в состоянии «включено», так и в состоянии «выключено», как для приложений с высокой мощностью, таких как импульсные источники питания , так и для приложений с низкой мощностью, таких как логические вентили . Важными параметрами для этого приложения являются коммутируемый ток, обрабатываемое напряжение и скорость переключения, характеризуемая временем нарастания и спада . [90]

В схеме переключения цель состоит в том, чтобы смоделировать, насколько это возможно, идеальный переключатель, имеющий свойства разомкнутой цепи в выключенном состоянии, короткого замыкания во включенном состоянии и мгновенного перехода между двумя состояниями. Параметры выбираются таким образом, чтобы выход «выключенного» состояния был ограничен токами утечки, слишком малыми, чтобы повлиять на подключенную схему, сопротивление транзистора в состоянии «включенного» состояния было слишком малым, чтобы повлиять на схему, а переход между двумя состояниями был достаточно быстрым, чтобы не иметь пагубного эффекта. [90]

В схеме транзистора с заземленным эмиттером, такой как схема выключателя света, показанная на рисунке, по мере роста напряжения базы, токи эмиттера и коллектора растут экспоненциально. Напряжение коллектора падает из-за уменьшения сопротивления от коллектора к эмиттеру. Если бы разность напряжений между коллектором и эмиттером была равна нулю (или близка к нулю), ток коллектора ограничивался бы только сопротивлением нагрузки (лампочка) и напряжением питания. Это называется насыщением , поскольку ток свободно течет от коллектора к эмиттеру. При насыщении говорят, что переключатель включен . [ 91]

Использование биполярных транзисторов для коммутационных приложений требует смещения транзистора таким образом, чтобы он работал между областью отсечки в выключенном состоянии и областью насыщения ( включено ). Это требует достаточного тока управления базой. Поскольку транзистор обеспечивает усиление тока, он облегчает переключение относительно большого тока в коллекторе гораздо меньшим током в базовый вывод. Соотношение этих токов варьируется в зависимости от типа транзистора, и даже для конкретного типа варьируется в зависимости от тока коллектора. В примере схемы выключателя света, как показано, резистор выбирается для обеспечения достаточного тока базы, чтобы гарантировать насыщение транзистора. [90] Значение резистора базы рассчитывается на основе напряжения питания, падения напряжения на переходе транзистора CE, тока коллектора и коэффициента усиления бета. [92]

Транзистор как усилитель

Схема усилителя, конфигурация с общим эмиттером и цепью смещения с делителем напряжения

Усилитель с общим эмиттером спроектирован таким образом, что небольшое изменение напряжения ( V in ) изменяет небольшой ток через базу транзистора, усиление тока которого в сочетании со свойствами схемы означает, что небольшие колебания V in приводят к большим изменениям V out . [90]

Возможны различные конфигурации однотранзисторных усилителей, некоторые из которых обеспечивают усиление по току, некоторые — по напряжению, а некоторые — и то, и другое.

От мобильных телефонов до телевизоров , огромное количество продуктов включают усилители для воспроизведения звука , радиопередачи и обработки сигналов . Первые дискретные транзисторные аудиоусилители едва обеспечивали несколько сотен милливатт, но мощность и точность звука постепенно увеличивались по мере того, как становились доступными более совершенные транзисторы и развивалась архитектура усилителей. [90]

Современные транзисторные аудиоусилители мощностью до нескольких сотен ватт широко распространены и относительно недороги.

Сравнение с электронными лампами

До изобретения транзисторов основными активными компонентами электронного оборудования были вакуумные (электронные) лампы (или в Великобритании «термоэлектронные лампы» или просто «клапаны»).

Преимущества

Основные преимущества, которые позволили транзисторам заменить электронные лампы в большинстве приложений, следующие:

Ограничения

Транзисторы могут иметь следующие ограничения:

Типы

Классификация

Символы BJT и JFET
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
символы МОП-транзистора

Транзисторы классифицируются по

Следовательно, конкретный транзистор можно описать как кремниевый, поверхностного монтажа, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель .

Мнемоника

Удобная мнемоника для запоминания типа транзистора (представленного электрическим символом ) включает направление стрелки. Для BJT на символе npn -транзистора стрелка будет " N ot P oint i N" . На символе pnp- транзистора стрелка " P oints i N Proudly ". Однако это не относится к символам транзисторов на основе MOSFET, поскольку стрелка обычно перевернута (т. е. стрелка для npn указывает внутрь).

Полевой транзистор (FET)

Работа полевого транзистора и его кривая I d - V g . Сначала, когда напряжение на затворе не подано, в канале нет инверсионных электронов, поэтому устройство выключено. С ростом напряжения на затворе плотность инверсионных электронов в канале увеличивается, ток увеличивается, и устройство включается.

Полевой транзистор , иногда называемый униполярным транзистором , использует для проводимости либо электроны (в n-канальном FET ), либо дырки (в p-канальном FET ). Четыре вывода FET называются истоком , затвором , стоком и телом ( подложкой ). В большинстве FET тело соединено с истоком внутри корпуса, и это будет предполагаться для последующего описания.

В полевом транзисторе ток сток-исток протекает через проводящий канал, соединяющий область истока с областью стока . Проводимость изменяется электрическим полем, которое создается при приложении напряжения между выводами затвора и истока, поэтому ток, текущий между стоком и истоком, контролируется напряжением, приложенным между затвором и истоком. По мере увеличения напряжения затвор-исток ( V GS ) ток сток-исток ( I DS ) увеличивается экспоненциально для V GS ниже порогового значения, а затем примерно с квадратичной скоростью: ( I DS ∝ ( V GS − V T ) 2 , где V T — пороговое напряжение, при котором начинается ток стока) [96] в области « ограниченной пространственным зарядом » выше порогового значения. Квадратичного поведения не наблюдается в современных устройствах, например, в технологическом узле 65 нм . [97]

Для низкого уровня шума при узкой полосе пропускания выгодно более высокое входное сопротивление полевого транзистора.

Полевые транзисторы делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом ( JFET ) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как полевой транзистор металл-оксид-полупроводник ( MOSFET ), что отражает его изначальную конструкцию из слоев металла (затвор), оксида (изоляция) и полупроводника. В отличие от IGFET, затвор JFET образует p–n-диод с каналом, который находится между истоком и стоками. Функционально это делает n-канальный JFET твердотельным эквивалентом триода вакуумной лампы, который , аналогично, образует диод между своей сеткой и катодом . Кроме того, оба устройства работают в режиме обеднения , оба имеют высокое входное сопротивление и оба проводят ток под контролем входного напряжения.

Металл-полупроводниковые полевые транзисторы ( MESFET ) — это JFET, в которых обратно смещенный p–n-переход заменен переходом металл-полупроводник . Они, а также HEMT (транзисторы с высокой подвижностью электронов, или HFET), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (несколько ГГц).

FET далее делятся на типы с режимом обеднения и режимом обогащения , в зависимости от того, включен или выключен канал при нулевом напряжении затвор-исток. Для режима обогащения канал выключен при нулевом смещении, и потенциал затвора может «усилить» проводимость. Для режима обеднения канал включен при нулевом смещении, и потенциал затвора (противоположной полярности) может «истощить» канал, уменьшая проводимость. Для любого режима более положительное напряжение затвора соответствует более высокому току для n-канальных устройств и более низкому току для p-канальных устройств. Почти все JFET работают в режиме обеднения, потому что диодные переходы будут смещаться вперед и проводить, если бы они были устройствами в режиме обогащения, в то время как большинство IGFET являются типами с режимом обогащения.

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор)

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник ( МОП-транзистор , МОП-ПТ или МОП-ПТ), также известный как транзистор металл-оксид-кремний (МОП-транзистор или МОП), [69] представляет собой тип полевого транзистора, который изготавливается путем контролируемого окисления полупроводника, как правило, кремния . Он имеет изолированный затвор , напряжение которого определяет проводимость устройства. Эта способность изменять проводимость в зависимости от величины приложенного напряжения может использоваться для усиления или переключения электронных сигналов . МОП-транзистор является, безусловно, самым распространенным транзистором и основным строительным блоком большинства современных электронных устройств . [84] МОП-транзистор составляет 99,9% всех транзисторов в мире. [98]

Биполярный транзистор (БПТ)

Биполярные транзисторы так названы, потому что они проводят, используя как основные, так и неосновные носители . Биполярный транзистор с переходом, первый тип транзистора, который был произведен массово, представляет собой комбинацию двух переходных диодов и образован либо тонким слоем полупроводника p-типа, зажатым между двумя полупроводниками n-типа (транзистор n–p–n), либо тонким слоем полупроводника n-типа, зажатым между двумя полупроводниками p-типа (транзистор ap–n–p). Такая конструкция создает два p–n-перехода : переход база-эмиттер и переход база-коллектор, разделенные тонкой областью полупроводника, известной как базовая область. (Два переходных диода, соединенных вместе без совместного использования промежуточной полупроводниковой области, не образуют транзистор.)

BJT имеют три вывода, соответствующие трем слоям полупроводника — эмиттеру , базе и коллектору . Они полезны в усилителях, поскольку токи на эмиттере и коллекторе контролируются относительно небольшим током базы. [99] В n–p–n-транзисторе, работающем в активной области, переход эмиттер-база смещен в прямом направлении ( электроны и дырки рекомбинируют на переходе), а переход база-коллектор смещен в обратном направлении (электроны и дырки образуются на переходе и удаляются от него), и электроны инжектируются в область базы. Поскольку база узкая, большинство этих электронов будут диффундировать в переход база-коллектор с обратным смещением и будут унесены в коллектор; возможно, одна сотая электронов будет рекомбинировать в базе, что является доминирующим механизмом в токе базы. Кроме того, поскольку база слабо легирована (по сравнению с областями эмиттера и коллектора), скорости рекомбинации низкие, что позволяет большему количеству носителей диффундировать через область базы. Контролируя количество электронов, которые могут покинуть базу, можно контролировать количество электронов, поступающих в коллектор. [99] Ток коллектора приблизительно равен β (коэффициент усиления тока общего эмиттера), умноженному на ток базы. Обычно он больше 100 для транзисторов с малым сигналом, но может быть меньше в транзисторах, предназначенных для приложений высокой мощности.

В отличие от полевого транзистора (см. ниже), BJT является устройством с низким входным импедансом. Кроме того, при увеличении напряжения база-эмиттер ( V BE ) ток база-эмиттер и, следовательно, ток коллектор-эмиттер ( I CE ) увеличиваются экспоненциально в соответствии с моделью диода Шокли и моделью Эберса-Молла . Из-за этой экспоненциальной зависимости BJT имеет более высокую крутизну , чем FET.

Биполярные транзисторы можно заставить проводить под воздействием света, поскольку поглощение фотонов в области базы генерирует фототок, который действует как ток базы; ток коллектора примерно в β раз больше фототока. Устройства, разработанные для этой цели, имеют прозрачное окно в корпусе и называются фототранзисторами .

2N2222A NPN-транзистор.
2N2222A NPN-транзистор.


Использование МОП-транзисторов и биполярных транзисторов

MOSFET на сегодняшний день является наиболее широко используемым транзистором как для цифровых схем , так и для аналоговых схем , [100] составляя 99,9% всех транзисторов в мире. [98] Биполярный транзистор (BJT) ранее был наиболее часто используемым транзистором в 1950-1960-х годах. Даже после того, как MOSFET стали широко доступны в 1970-х годах, BJT оставался транзистором выбора для многих аналоговых схем, таких как усилители, из-за их большей линейности, вплоть до того, как устройства MOSFET (такие как силовые MOSFET , LDMOS и RF CMOS ) заменили их для большинства приложений силовой электроники в 1980-х годах. В интегральных схемах желаемые свойства MOSFET позволили им захватить почти всю долю рынка цифровых схем в 1970-х годах. Дискретные МОП-транзисторы (обычно силовые МОП-транзисторы) могут применяться в транзисторных устройствах, включая аналоговые схемы, регуляторы напряжения, усилители, преобразователи мощности и драйверы двигателей.

Другие типы транзисторов

Символ транзистора, созданный на португальском тротуаре в Университете Авейру

Идентификация устройства

Для обозначения транзисторных устройств используются три основных стандарта идентификации. В каждом из них буквенно-цифровой префикс дает подсказку о типе устройства.

Объединенный совет по инжинирингу электронных приборов (JEDEC)

Схема нумерации деталей JEDEC была разработана в 1960-х годах в США. Номера транзисторных устройств JEDEC EIA-370 обычно начинаются с 2N , что указывает на трехконтактное устройство. Двухзатворные полевые транзисторы являются четырехконтактными устройствами и начинаются с 3N. За префиксом следует двух-, трех- или четырехзначный номер, не имеющий значения для свойств устройства, хотя ранние устройства с низкими номерами, как правило, были германиевыми устройствами. Например, 2N3055 — это кремниевый n–p–n силовой транзистор, 2N1301 — германиевый ap–n–p переключающий транзистор. Буквенный суффикс, такой как «A», иногда используется для обозначения более нового варианта, но редко получает группировки.

Японский промышленный стандарт (JIS)

В Японии обозначение полупроводников JIS (|JIS-C-7012) маркирует транзисторные устройства, начинающиеся с 2S , [115] например, 2SD965, но иногда префикс "2S" не указывается на упаковке - 2SD965 может быть обозначен только как D965 , а 2SC1815 может быть указан поставщиком просто как C1815 . Эта серия иногда имеет суффиксы, такие как R , O , BL , обозначающие красный , оранжевый , синий и т. д., для обозначения вариантов, таких как более узкие группировки h FE (усиление).

Европейская ассоциация производителей электронных компонентов (EECA)

Европейская ассоциация производителей электронных компонентов (EECA) использует схему нумерации, которая была унаследована от Pro Electron , когда она объединилась с EECA в 1983 году. Эта схема начинается с двух букв: первая указывает тип полупроводника (A для германия, B для кремния и C для материалов, таких как GaAs); вторая буква обозначает предполагаемое использование (A для диода, C для транзистора общего назначения и т. д.). Далее следует трехзначный порядковый номер (или одна буква и две цифры для промышленных типов). В ранних устройствах это указывало тип корпуса. Могут использоваться суффиксы с буквой (например, «C» часто означает высокий h FE , как в: BC549C [116] ) или другие коды могут следовать, чтобы показать усиление (например, BC327-25) или номинальное напряжение (например, BUK854-800A [117] ). Наиболее распространенные префиксы:

Запатентованный

Производители устройств могут иметь свою собственную систему нумерации, например CK722 . Поскольку устройства являются вторичными , префикс производителя (например, «MPF» в MPF102, который изначально обозначал Motorola FET ) теперь является ненадежным индикатором того, кто сделал устройство. Некоторые собственные схемы наименования заимствуют части других схем наименования, например, PN2222A — это (возможно, Fairchild Semiconductor ) 2N2222A в пластиковом корпусе (но PN108 — это пластиковая версия BC108, а не 2N108, в то время как PN100 не имеет отношения к другим устройствам xx100).

Номерам военных деталей иногда присваиваются собственные коды, например, в британской системе наименований военных деталей.

Производители, покупающие большое количество подобных деталей, могут снабжать их «домашними номерами», идентифицирующими конкретную спецификацию покупки, а не обязательно устройство со стандартизированным зарегистрированным номером. Например, деталь HP 1854,0053 — это транзистор (JEDEC) 2N2218 [118] [119] , которому также присвоен номер CV: CV7763 [120]

Проблемы с именованием

При таком количестве независимых схем наименования и сокращении номеров деталей при печати на устройствах иногда возникает двусмысленность. Например, два разных устройства могут быть обозначены как «J176» (одно — маломощный JFET J176 , другое — более мощный MOSFET 2SJ176).

Поскольку старые транзисторы "through-hole" получают аналоги в корпусе для поверхностного монтажа , им, как правило, присваивается много разных номеров деталей, поскольку у производителей есть свои системы, которые справляются с разнообразием схем расположения выводов и вариантов для двойных или согласованных n–p–n + p–n–p устройств в одном пакете. Таким образом, даже если оригинальное устройство (например, 2N3904) может быть присвоено органом по стандартизации и хорошо известно инженерам на протяжении многих лет, новые версии далеки от стандартизации в своих наименованиях.

Строительство

Полупроводниковый материал

Первые биполярные транзисторы были сделаны из германия (Ge). В настоящее время преобладают типы кремния (Si), но некоторые усовершенствованные микроволновые и высокопроизводительные версии теперь используют составной полупроводниковый материал арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав кремний-германий (SiGe). Одноэлементный полупроводниковый материал (Ge и Si) описывается как элементарный .

Грубые параметры наиболее распространенных полупроводниковых материалов, используемых для изготовления транзисторов, приведены в соседней таблице. Эти параметры будут меняться с ростом температуры, электрического поля, уровня примесей, деформации и различных других факторов.

Прямое напряжение перехода — это напряжение, приложенное к эмиттерно-базовому переходу биполярного транзистора, чтобы база проводила заданный ток. Ток увеличивается экспоненциально по мере увеличения прямого напряжения перехода. Значения, приведенные в таблице, типичны для тока 1 мА (те же значения применимы к полупроводниковым диодам). Чем ниже прямое напряжение перехода, тем лучше, поскольку это означает, что для «управления» транзистором требуется меньше мощности. Прямое напряжение перехода для заданного тока уменьшается с ростом температуры. Для типичного кремниевого перехода изменение составляет −2,1 мВ/°C. [121] В некоторых схемах для компенсации таких изменений необходимо использовать специальные компенсирующие элементы ( сенсоры ).

Плотность подвижных носителей в канале МОП-транзистора является функцией электрического поля, формирующего канал, и различных других явлений, таких как уровень примесей в канале. Некоторые примеси, называемые легирующими примесями, вводятся намеренно при изготовлении МОП-транзистора, чтобы контролировать электрическое поведение МОП-транзистора.

Столбцы подвижности электронов и подвижности дырок показывают среднюю скорость, с которой электроны и дырки диффундируют через полупроводниковый материал с электрическим полем 1 вольт на метр, приложенным к материалу. В общем, чем выше подвижность электронов, тем быстрее может работать транзистор. Таблица показывает, что Ge является лучшим материалом, чем Si в этом отношении. Однако у Ge есть четыре основных недостатка по сравнению с кремнием и арсенидом галлия:

  1. Его максимальная температура ограничена.
  2. Имеет относительно высокий ток утечки .
  3. Он не выдерживает высоких напряжений.
  4. Он менее пригоден для изготовления интегральных схем.

Поскольку подвижность электронов выше, чем подвижность дырок для всех полупроводниковых материалов, данный биполярный n–p–n транзистор имеет тенденцию быть быстрее, чем эквивалентный p–n–p транзистор . GaAs имеет самую высокую подвижность электронов из трех полупроводников. Именно по этой причине GaAs используется в высокочастотных приложениях. Относительно недавняя [ когда? ] разработка FET, транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT), имеет гетероструктуру (переход между различными полупроводниковыми материалами) из арсенида галлия алюминия (AlGaAs)-арсенида галлия (GaAs), которая имеет в два раза большую подвижность электронов, чем переход GaAs-металлический барьер. Благодаря своей высокой скорости и низкому уровню шума HEMT используются в спутниковых приемниках, работающих на частотах около 12 ГГц. HEMT на основе нитрида галлия и нитрида галлия алюминия (AlGaN/GaN HEMT) обеспечивают еще более высокую подвижность электронов и разрабатываются для различных приложений.

Максимальные значения температуры перехода представляют собой поперечное сечение, взятое из паспортов различных производителей. Эта температура не должна быть превышена, иначе транзистор может быть поврежден.

Переход Al–Si относится к высокоскоростному (алюминий-кремний) диоду с металлическим полупроводником, обычно известному как диод Шоттки . Он включен в таблицу, поскольку некоторые кремниевые силовые IGFET имеют паразитный обратный диод Шоттки, сформированный между истоком и стоком в процессе изготовления. Этот диод может быть помехой, но иногда он используется в схеме.

Упаковка

Различные дискретные транзисторы
Транзисторы КТ315б советского производства

Дискретные транзисторы могут представлять собой транзисторы в индивидуальном корпусе или некорпусные транзисторные чипы.

Транзисторы выпускаются в различных корпусах полупроводников (см. изображение). Две основные категории — это сквозные отверстия (или выведенные ) и поверхностный монтаж , также известный как устройство поверхностного монтажа ( SMD ). Матрица шариковой сетки ( BGA ) — это новейший корпус поверхностного монтажа. На нижней стороне у него вместо выводов находятся «шарики» припоя. Поскольку они меньше и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкие номинальные мощности.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Корпус часто определяет номинальную мощность и частотные характеристики. Мощные транзисторы имеют более крупные корпуса, которые можно закрепить на радиаторах для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства мощных транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлическим корпусом. С другой стороны, некоторые поверхностно-монтируемые микроволновые транзисторы имеют размеры, сравнимые с песчинками.

Часто данный тип транзистора доступен в нескольких корпусах. Корпуса транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора выводам — нет: другие типы транзисторов могут назначать другие функции выводам корпуса. Даже для одного и того же типа транзистора назначение выводов может различаться (обычно указывается буквой-суффиксом к номеру детали, например BC212L и BC212K).

В настоящее время большинство транзисторов выпускаются в широком диапазоне корпусов SMT. Для сравнения, список доступных корпусов сквозного монтажа относительно невелик. Вот краткий список наиболее распространенных корпусов сквозных транзисторов в алфавитном порядке: ATV, E-line, MRT, HRT, SC-43, SC-72, TO-3, TO-18, TO-39, TO-92, TO-126, TO220, TO247, TO251, TO262, ZTX851.

Неупакованные транзисторные чипы (кристаллы) могут быть собраны в гибридные устройства. [122] Модуль IBM SLT 1960-х годов является одним из примеров такого гибридного схемного модуля, использующего стеклянный пассивированный транзисторный (и диодный) кристалл. Другие методы упаковки для дискретных транзисторов в виде чипов включают прямое присоединение чипа (DCA) и чип-на-плате (COB). [122]

Гибкие транзисторы

Исследователи создали несколько видов гибких транзисторов, включая органические полевые транзисторы . [123] [124] [125] Гибкие транзисторы полезны в некоторых видах гибких дисплеев и другой гибкой электронике .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Транзистор". Britannica . Получено 12 января 2021 г. .
  2. ^ ab "История изобретения транзистора и куда она нас приведет" (PDF) . IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS Vol 32 No 12 . Декабрь 1997.
  3. ^ "1926 – Запатентованы концепции полевых полупроводниковых приборов". Computer History Museum . Архивировано из оригинала 22 марта 2016 года . Получено 25 марта 2016 года .
  4. ^ "Нобелевская премия по физике 1956 года". Nobelprize.org . Nobel Media AB. Архивировано из оригинала 16 декабря 2014 года . Получено 7 декабря 2014 года .
  5. ^ Хафф, Ховард; Риордан, Майкл (1 сентября 2007 г.). «Фрош и Дерик: Пятьдесят лет спустя (Предисловие)». Интерфейс Электрохимического общества . 16 (3): 29–29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN  1064-8208.
  6. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). «Защита поверхности и селективная маскировка во время диффузии в кремнии». Журнал Электрохимического Общества . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  7. ^ KAHNG, D. (1961). «Устройство на основе поверхности кремния-диоксида кремния». Технический меморандум Bell Laboratories .
  8. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой инженерии . Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. стр. 321. ISBN 978-3-540-34258-8.
  9. ^ Лигенца, Дж. Р.; Спитцер, В. Г. (1960). «Механизмы окисления кремния в паре и кислороде». Журнал физики и химии твердого тела . 14 : 131–136. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5.
  10. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой инженерии . Springer Science & Business Media . стр. 120. ISBN 9783540342588.
  11. ^ Моавензаде, Фред (1990). Краткая энциклопедия строительства и конструкционных материалов. MIT Press. ISBN 9780262132480.
  12. ^ Лилиенфельд, Юлиус Эдгар (1927). Спецификация патентной заявки на механизм управления электрическим током.
  13. ↑ Вардалас, Джон (май 2003 г.) Непростые повороты в развитии транзистора. Архивировано 8 января 2015 г. в Wayback Machine IEEE-USA Today's Engineer .
  14. ^ ab Лилиенфельд, Юлиус Эдгар, «Метод и устройство для управления электрическим током» патент США 1,745,175 от 28 января 1930 г. (подана в Канаде 22 октября 1925 г., в США 8 октября 1926 г.).
  15. ^ «Метод и устройство для управления электрическими токами». Патентное и товарное ведомство США.
  16. ^ «Усилитель электрических токов». Патентное и товарное бюро США.
  17. ^ «Устройство для управления электрическим током». Патентное и товарное бюро США.
  18. ^ ab "Twists and Turns in the Development of the Transistor". Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Архивировано из оригинала 8 января 2015 г.
  19. ^ Хайль, Оскар, «Усовершенствования в электрических усилителях и других устройствах и приспособлениях управления или относящиеся к ним», патент № GB439457, Европейское патентное ведомство, подан в Великобритании 02.03.1934, опубликован 6 декабря 1935 г. (первоначально подан в Германии 2 марта 1934 г.).
  20. ^ "17 ноября – 23 декабря 1947: Изобретение первого транзистора". Американское физическое общество. Архивировано из оригинала 20 января 2013 года.
  21. ^ Миллман, С., ред. (1983). История инженерии и науки в системе Белла, Физическая наука (1925–1980) . AT&T Bell Laboratories. стр. 102.
  22. ^ Боданис, Дэвид (2005). Electric Universe . Crown Publishers, Нью-Йорк. ISBN 978-0-7394-5670-5.
  23. ^ "транзистор". American Heritage Dictionary (3-е изд.). Бостон: Houghton Mifflin. 1992.
  24. ^ "Нобелевская премия по физике 1956 года". nobelprize.org. Архивировано из оригинала 12 марта 2007 года.
  25. ^ ab Guarnieri, M. (2017). «Семьдесят лет транзисторизации». Журнал промышленной электроники IEEE . 11 (4): 33–37. doi : 10.1109/MIE.2017.2757775. hdl : 11577/3257397 . S2CID  38161381.
  26. ^ Ли, Томас Х. (2003). Проектирование интегральных схем радиочастот КМОП. Том 16. Cambridge University Press . doi :10.1108/ssmt.2004.21916bae.002. ISBN 9781139643771. S2CID  108955928. Архивировано из оригинала 21 октября 2021 г. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  27. ^ Пуэрс, Роберт; Бальди, Ливио; Вурде, Марсель Ван де; Нутен, Себастьян Э. ван (2017). Наноэлектроника: материалы, устройства, применение, 2 тома. Джон Уайли и сыновья . п. 14. ISBN 9783527340538.
  28. ^ FR 1010427  HF Mataré / H. Welker / Westinghouse: «Новая система кристаллов с дополнительными электродами, реализующими реле электронных эффектов», подана 13 августа 1948 г.
  29. ^ US 2673948 HF Mataré / H. Welker / Westinghouse, "Кристаллическое устройство для управления электрическими токами с помощью твердого полупроводника" Французский приоритет 13 августа 1948 г. 
  30. ^ "1948, Европейское изобретение транзистора". Музей истории компьютеров. Архивировано из оригинала 29 сентября 2012 года.
  31. ^ "1951: Изготовлены первые транзисторы с выращенным переходом | Кремниевый двигатель | Музей истории компьютеров". www.computerhistory.org . Архивировано из оригинала 4 апреля 2017 г.
  32. ^ "Рабочий переходный транзистор". PBS . Архивировано из оригинала 3 июля 2017 г. Получено 17 сентября 2017 г.
  33. ^ Брэдли, У. Э. (декабрь 1953 г.). «Поверхностно-барьерный транзистор: Часть I — Принципы поверхностно-барьерного транзистора». Труды IRE . 41 (12): 1702–1706. doi :10.1109/JRPROC.1953.274351. S2CID  51652314.
  34. ↑ The Wall Street Journal , 4 декабря 1953 г., стр. 4, статья «Philco утверждает, что ее транзистор превосходит другие, используемые сейчас»
  35. ↑ Журнал «Электроника», январь 1954 г., статья «Анонсированы гальванические транзисторы»
  36. ^ П. Маллери, Транзисторы и их схемы в системе коммутации платных перекрестных линий 4A , AIEE Transactions, сентябрь 1953 г., стр. 388
  37. ↑ 1953 Foreign Commerce Weekly; Том 49; стр. 23
  38. ^ "Der deutsche Erfinder des Transistors - Nachrichten Welt Print - DIE WELT" . Ди Вельт . Welt.de. 23 ноября 2011 года. Архивировано из оригинала 15 мая 2016 года . Проверено 1 мая 2016 г.
  39. ^ "Regency TR-1 Transistor Radio History". Архивировано из оригинала 21 октября 2004 года . Получено 10 апреля 2006 года .
  40. ^ "The Regency TR-1 Family". Архивировано из оригинала 27 апреля 2017 г. Получено 10 апреля 2017 г.
  41. ^ "Производитель Regency в США, радиотехника из United St". Архивировано из оригинала 10 апреля 2017 г. Получено 10 апреля 2017 г.
  42. ↑ Wall Street Journal, «Chrysler обещает автомобильный радиоприемник с транзисторами вместо ламп в 56-м», 28 апреля 1955 г., стр. 1
  43. ^ "FCA North America - Historical Timeline 1950-1959". www.fcanorthamerica.com . Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 г. Получено 5 декабря 2017 г.
  44. ^ Скрабец, Квентин Р. младший (2012). 100 самых значимых событий в американском бизнесе: энциклопедия. ABC-CLIO. С. 195–7. ISBN 978-0313398636.
  45. ^ Снук, Крис Дж. (29 ноября 2017 г.). «7-шаговая формула, которую Sony использовала, чтобы вернуться на вершину после потерянного десятилетия». Inc.
  46. ^ Козинский, Сиева (8 января 2014 г.). «Образование и дилемма инноватора». Wired . Получено 14 октября 2019 г.
  47. ^ Риордан, Майкл (май 2004). «Утраченная история транзистора». IEEE Spectrum : 48–49. Архивировано из оригинала 31 мая 2015 года.
  48. ^ Chelikowski, J. (2004) «Введение: Кремний во всех его формах», стр. 1 в Кремний: эволюция и будущее технологии . P. Siffert и EF Krimmel (ред.). Springer, ISBN 3-540-40546-1 . 
  49. ^ Макфарланд, Грант (2006) Проектирование микропроцессоров: практическое руководство от планирования проектирования до производства . McGraw-Hill Professional. стр. 10. ISBN 0-07-145951-0 . 
  50. ↑ Лилиенфельд, Юлиус Эдгар, «Устройство для управления электрическим током», патент США 1,900,018 от 7 марта 1933 г. (подана в США 28 марта 1928 г.).
  51. ^ Грундманн, Мариус (2010). Физика полупроводников . Спрингер-Верлаг. ISBN 978-3-642-13884-3.
  52. ^ Нисидзава, Дзюн-Ичи (1982). «Приборы с полевым эффектом перехода». Полупроводниковые приборы для кондиционирования питания . С. 241–272. doi :10.1007/978-1-4684-7263-9_11. ISBN 978-1-4684-7265-3.
  53. ^ Говард Р. Дафф (2001). «Джон Бардин и физика транзисторов». Труды конференции AIP . Том 550. С. 3–32. doi : 10.1063/1.1354371 .
  54. ^ Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Инновации в области передовых материалов: управление глобальными технологиями в 21 веке. John Wiley & Sons . стр. 168. ISBN 9780470508923.
  55. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). «Защита поверхности и селективная маскировка во время диффузии в кремнии». Журнал Электрохимического Общества . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  56. ^ ab Хафф, Ховард; Риордан, Майкл (1 сентября 2007 г.). «Фрош и Дерик: Пятьдесят лет спустя (Предисловие)». Интерфейс Электрохимического общества . 16 (3): 29–29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN  1064-8208.
  57. ^ US2802760A, Линкольн, Дерик и Фрош, Карл Дж., «Окисление полупроводниковых поверхностей для контролируемой диффузии», выпущено 1957-08-13 
  58. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). «Защита поверхности и селективная маскировка во время диффузии в кремнии». Журнал Электрохимического Общества . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  59. ^ Ligenza, JR; Spitzer, WG (1 июля 1960 г.). «Механизмы окисления кремния в паре и кислороде». Журнал физики и химии твердого тела . 14 : 131–136. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5. ISSN  0022-3697.
  60. ^ Дил, Брюс Э. (1998). "Основные моменты технологии термического окисления кремния". Наука и технология кремниевых материалов . Электрохимическое общество . стр. 183. ISBN 978-1566771931.
  61. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой инженерии . Springer Science & Business Media. стр. 322. ISBN 978-3540342588.
  62. ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). В цифровую эпоху: исследовательские лаборатории, стартапы и рост технологии МОП. Johns Hopkins University Press . С. 22–23. ISBN 978-0-8018-8639-3.
  63. ^ Аталла, М .; Канг, Д. (1960). «Кремний-диоксид кремния, индуцированные полем поверхностные приборы». Конференция по исследованию твердотельных приборов IRE-AIEE .
  64. ^ "1960 – Демонстрация транзистора металл-оксид-полупроводник (МОП)". Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Получено 16 января 2023 г.
  65. ^ KAHNG, D. (1961). «Устройство на основе поверхности кремния-диоксида кремния». Технический меморандум Bell Laboratories .
  66. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой инженерии . Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. стр. 321. ISBN 978-3-540-34258-8.
  67. ^ Motoyoshi, M. (2009). "Through-Silicon Via (TSV)" (PDF) . Труды IEEE . 97 (1): 43–48. doi :10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN  0018-9219. S2CID  29105721. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2019 г.
  68. ^ "Транзисторы поддерживают закон Мура". EETimes . 12 декабря 2018 г. Получено 18 июля 2019 г.
  69. ^ ab "Кто изобрел транзистор?". Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 г. Получено 20 июля 2019 г.
  70. ^ Хиттингер, Уильям С. (1973). «Металл-оксид-полупроводниковая технология». Scientific American . 229 (2): 48–59. Bibcode : 1973SciAm.229b..48H. doi : 10.1038/scientificamerican0873-48. ISSN  0036-8733. JSTOR  24923169.
  71. ^ "1963: Изобретена конфигурация дополнительной МОП-схемы". Музей истории компьютеров . Получено 6 июля 2019 г.
  72. ^ Д. Канг и С. М. Сзе, «Плавающий затвор и его применение в запоминающих устройствах», The Bell System Technical Journal , т. 46, № 4, 1967, стр. 1288–1295
  73. ^ Колиндж, Дж. П. (2008). FinFET и другие многозатворные транзисторы. Springer Science & Business Media. стр. 11. ISBN 9780387717517.
  74. ^ Сэкигэва, Тосихиро; Хаяси, Ютака (1 августа 1984 г.). «Расчетные характеристики порогового напряжения XMOS-транзистора с дополнительным нижним затвором». Solid-State Electronics . 27 (8): 827–828. Bibcode : 1984SSEle..27..827S. doi : 10.1016/0038-1101(84)90036-4. ISSN  0038-1101.
  75. ^ "IEEE Andrew S. Grove Award Recipients". IEEE Andrew S. Grove Award . Institute of Electrical and Electronics Engineers . Архивировано из оригинала 9 сентября 2018 г. Получено 4 июля 2019 г.
  76. ^ «Прорывное преимущество для ПЛИС с технологией Tri-Gate» (PDF) . Intel . 2014 . Получено 4 июля 2019 .
  77. ^ "Вехи: Изобретение первого транзистора в Bell Telephone Laboratories, Inc., 1947". IEEE Global History Network . IEEE. Архивировано из оригинала 8 октября 2011 г. Получено 3 августа 2011 г.
  78. ^ «Список вех IEEE». 9 декабря 2020 г.
  79. ^ "Dawon Kahng". Национальный зал славы изобретателей . Получено 27 июня 2019 г.
  80. ^ ab "Выступление директора Янку на Международной конференции по интеллектуальной собственности 2019 года". Патентное и товарное ведомство США . 10 июня 2019 г. Получено 20 июля 2019 г.
  81. ^ Эшли, Кеннет Л. (2002). Аналоговая электроника с LabVIEW. Prentice Hall Professional . стр. 10. ISBN 9780130470652.
  82. ^ Томпсон, С. Э.; Чау, Р. С.; Гани, Т.; Мистри, К.; Тьяги, С.; Бор, М. Т. (2005). «В поисках «навсегда» транзистор продолжал масштабировать один новый материал за раз». IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 18 (1): 26–36. doi :10.1109/TSM.2004.841816. ISSN  0894-6507. S2CID  25283342. В области электроники планарный кремниевый металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор) является, пожалуй, самым важным изобретением.
  83. ^ Кубодзоно, Ёсихиро; Хе, Сюэся; Хамао, Сино; Уэсуги, Эри; Симо, Юма; Миками, Такахиро; Гото, Хиденори; Камбэ, Такаши (2015). «Применение органических полупроводников в транзисторах». Наноустройства для фотоники и электроники: достижения и приложения . CRC Press . стр. 355. ISBN 9789814613750.
  84. ^ ab "Триумф МОП-транзистора". YouTube . Computer History Museum . 6 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. Получено 21 июля 2019 г.
  85. ^ «Самый изготовленный человеком артефакт в истории». Computer History . 2 апреля 2018 г. Получено 21 января 2021 г.
  86. ^ FET/MOSFET: Меньшие приложения стимулируют поставки поверхностного монтажа. globalsources.com (18 апреля 2007 г.)
  87. ^ «Представляем M1 Pro и M1 Max: самые мощные чипы, когда-либо созданные Apple - Apple». www.apple.com . Получено 20 октября 2022 г. .
  88. ^ Дешам, Жан-Пьер; Вальдеррама, Елена; Терес, Луис (12 октября 2016 г.). Цифровые системы: от логических вентилей к процессорам. Спрингер. ISBN 978-3-319-41198-9.
  89. ^ Роланд, Джеймс (1 августа 2016 г.). Как работают транзисторы. Lerner Publications. ISBN 978-1-5124-2146-0.
  90. ^ abcdefg Pulfrey, David L. (28 января 2010 г.). Понимание современных транзисторов и диодов. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-48467-1.
  91. ^ Каплан, Дэниел (2003). Hands-On Electronics . стр. 47–54, 60–61. Bibcode :2003hoe..book.....K. ISBN 978-0-511-07668-8.
  92. ^ "Калькулятор резистора базы транзистора". 27 января 2012 г.
  93. ^ Ван дер Вин, М. (2005). "Универсальная система и выходной трансформатор для ламповых усилителей" (PDF) . 118-я конференция AES, Барселона, Испания . Архивировано (PDF) из оригинала 29 декабря 2009 г.
  94. ^ "Пример транзистора". Архивировано из оригинала 8 февраля 2008 г.071003 bcae1.com
  95. ^ Gumyusenge, Aristide; Tran, Dung T.; Luo, Xuyi; Pitch, Gregory M.; Zhao, Yan; Jenkins, Kaelon A.; Dunn, Tim J.; Ayzner, Alexander L.; Savoie, Brett M.; Mei, Jianguo (7 декабря 2018 г.). «Полупроводниковые полимерные смеси, которые демонстрируют стабильный перенос заряда при высоких температурах». Science . 362 (6419): 1131–1134. Bibcode :2018Sci...362.1131G. doi : 10.1126/science.aau0759 . ISSN  0036-8075. PMID  30523104.
  96. ^ Горовиц, Пол ; Уинфилд Хилл (1989). Искусство электроники (2-е изд.). Cambridge University Press. стр. [115]. ISBN 978-0-521-37095-0.
  97. ^ Сансен, WMC (2006). Основы аналогового проектирования . Нью-Йорк, Берлин: Springer. стр. §0152, стр. 28. ISBN 978-0-387-25746-4.
  98. ^ ab "13 секстиллионов и счет: Долгая и извилистая дорога к самому часто производимому человеческому артефакту в истории". Музей компьютерной истории . 2 апреля 2018 г. Получено 28 июля 2019 г.
  99. ^ ab Streetman, Ben (1992). Твердотельные электронные приборы . Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. стр. 301–305. ISBN 978-0-13-822023-5.
  100. ^ "MOSFET DIFFERENTIAL AMPLIFIER" (PDF) . Бостонский университет . Получено 10 августа 2019 г. .
  101. ^ "IGBT Module 5SNA 2400E170100" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 апреля 2012 г. . Получено 30 июня 2012 г. .
  102. ^ Buonomo, S.; Ronsisvalle, C.; Scollo, R.; STMicroelectronics ; Musumeci, S.; Pagano, R.; Raciti, A.; University of Catania Italy (16 октября 2003 г.). IEEE (ред.). Новый монолитный биполярный транзистор с переключением эмиттера (ESBT) в приложениях высоковольтных преобразователей . 38-е ежегодное заседание IAS по отчету о конференции Industry Applications Conference. Том 3 из 3. Солт-Лейк-Сити. стр. 1810–1817. doi :10.1109/IAS.2003.1257745.
  103. ^ STMicroelectronics . "ESBTs". www.st.com . Получено 17 февраля 2019 г. ST больше не предлагает эти компоненты, эта веб-страница пуста, а технические описания устарели.
  104. ^ Чжун Юань Чан, Вилли М. К. Сансен, Малошумящие широкополосные усилители в биполярных и КМОП-технологиях , стр. 31, Springer, 1991 ISBN 0792390962 . 
  105. ^ "Одноэлектронные транзисторы". Snow.stanford.edu. Архивировано из оригинала 26 апреля 2012 г. Получено 30 июня 2012 г.
  106. ↑ Sanders, Robert (28 июня 2005 г.). «Наножидкостный транзистор — основа будущих химических процессоров». Berkeley.edu. Архивировано из оригинала 2 июля 2012 г. Получено 30 июня 2012 г.
  107. ^ «Возвращение электронной трубки?». Gizmag.com. 28 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2016 г. Получено 1 мая 2016 г.
  108. ^ «Разработан новый тип транзистора из сплава германия и олова». 28 апреля 2023 г.
  109. ^ «Древесина! Первый в мире деревянный транзистор — IEEE Spectrum».
  110. ^ «Учёные утверждают, что создали первый в мире деревянный транзистор».
  111. ^ "Бумажный транзистор - IEEE Spectrum". IEEE .
  112. ^ «Этот алмазный транзистор пока еще сырой, но его будущее выглядит светлым — IEEE Spectrum». IEEE .
  113. ^ "Новый, новый транзистор - IEEE Spectrum". IEEE .
  114. ^ Staff, The SE (23 февраля 2024 г.). «Обзор недели в индустрии микросхем». Полупроводниковая инженерия .
  115. ^ "Transistor Data". Clivetec.0catch.com. Архивировано из оригинала 26 апреля 2016 года . Получено 1 мая 2016 года .
  116. ^ "Технический паспорт BC549 с группировками коэффициентов усиления A, B и C" (PDF) . Fairchild Semiconductor . Архивировано (PDF) из оригинала 7 апреля 2012 г. . Получено 30 июня 2012 г. .
  117. ^ "Datasheet for BUK854-800A (800volt IGBT)" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 15 апреля 2012 г. . Получено 30 июня 2012 г. .
  118. ^ "Перекрестная ссылка на номера деталей HP Ричарда Фримена". Hpmuseum.org. Архивировано из оригинала 5 июня 2012 г. Получено 30 июня 2012 г.
  119. ^ "Transistor–Diode Cross Reference – HP Part Numbers to JEDEC (pdf)" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2016 г. . Получено 1 мая 2016 г. .
  120. ^ "CV Device Cross-reference by Andy Lake". Qsl.net. Архивировано из оригинала 21 января 2012 г. Получено 30 июня 2012 г.
  121. ^ Седра, А.С. и Смит, К.С. (2004). Микроэлектронные схемы (Пятое изд.). Нью-Йорк: Oxford University Press. стр. 397 и рисунок 5.17. ISBN 978-0-19-514251-8.
  122. ^ ab Greig, William (24 апреля 2007 г.). Упаковка, сборка и соединения интегральных схем. Springer. стр. 63. ISBN 9780387339139Гибридная схема определяется как сборка, содержащая как активные полупроводниковые приборы (в корпусе, так и без корпуса)
  123. ^ Рохас, Джонатан П.; Торрес Севилья, Гало А.; Хуссейн, Мухаммад М. (2013). «Можем ли мы построить действительно высокопроизводительный компьютер, который будет гибким и прозрачным?». Scientific Reports . 3 : 2609. Bibcode : 2013NatSR...3E2609R. doi : 10.1038/srep02609. PMC 3767948. PMID  24018904 . 
  124. ^ Чжан, Кан; Со, Джунг-Хун; Чжоу, Вэйдун; Ма, Чжэньцян (2012). «Быстрая гибкая электроника с использованием переносимых [ sic ] кремниевых наномембран». Журнал физики D: Прикладная физика . 45 (14): 143001. Bibcode : 2012JPhD...45n3001Z. doi : 10.1088/0022-3727/45/14/143001. S2CID  109292175.
  125. ^ Сан, Донг-Мин; Тиммерманс, Марина Ю.; Тянь, Ин; Насибулин, Альберт Г.; Кауппинен, Эско И.; Кишимото, Сигеру; Мизутани, Такаши; Оно, Ютака (2011). «Гибкие высокопроизводительные интегральные схемы на основе углеродных нанотрубок». Nature Nanotechnology . 6 (3): 156–61. Bibcode :2011NatNa...6..156S. doi :10.1038/NNANO.2011.1. PMID  21297625. S2CID  205446925.

Дальнейшее чтение

Книги
Периодические издания
Книги данных

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Транзисторы и Транзисторы (SMD) .
В Wikibooks есть книга по теме: Транзисторы