คำอธิบายภาพเคลื่อนไหว 3 มิติ: ในที่สุดหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ก็ตกตะลึง แก่นแท้

หน้าแรก คอลัม ไฮไลท์รายวัน คำอธิบายภาพเคลื่อนไหว 3 มิติ: ในที่สุดหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ก็ตกตะลึง แก่นแท้

2022-03-17 1353

ในปี 1947 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Shockley, Badin และ Bratton ร่วมกันคิดค้นทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นองค์ประกอบของแข็งเซมิคอนดักเตอร์ที่มีจุดหมุนสามจุด

เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีลักษณะการใช้พลังงานต่ำ ขนาดเล็ก ราคาค่อนข้างถูก และโหมดการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่น หลังจากการถือกำเนิดของทรานซิสเตอร์ ฟังก์ชั่นหลายอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนได้ถูกตระหนักในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะวงจรพัลส์และวงจรดิจิตอล มาดูกันดีกว่า วิดีโอต่อไปนี้ใช้งานง่ายและละเอียดถี่ถ้วน และเป็นผลงานที่ดีเยี่ยมสำหรับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ยอดนิยม ฉันขอแนะนำให้คุณดู (พร้อมคำแปล)!(ที่มาวิดีโอ: TEDED แปล: @ turboxiaozhou)

แอนิเมชันต่อไปนี้สร้างโดย LearnEngineering ในวิดีโอ เราสามารถเรียนรู้หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ได้อย่างสังหรณ์ใจ ทรานซิสเตอร์มีสามขั้ว ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สามขั้วประกอบด้วยตัวส่ง, ฐานและตัวสะสมของชนิด N และชนิด P ตามลำดับ; ขั้วสามขั้วของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามคือ แหล่งกำเนิด เกต และเดรน
ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ได้แก่ MOSFET, IGBT, ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ไบโพลาร์ (เรียกอีกอย่างว่าไตรโอด) เป็นต้น ในแง่ของรูปแบบการแข่งขันในตลาดของทรานซิสเตอร์ทั้งสามตัวนี้ ตลาดของไตรโอดค่อนข้างกระจัดกระจาย เนื่องจากมีราคาต่ำ จึงยังคงมีความต้องการในการใช้งานบางประเภท เช่น การโหลดที่ไวต่อราคาและโหลดแบบเหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไตรโอดใช้พลังงานสูงและปัญหาอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมระดับโลกของการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยก๊าซ ขนาดของตลาดจึงมีแนวโน้มที่จะลดลง และ MOSFET จะถูกแทนที่ด้วย

ส่วนตัดขวางของชิป

ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์ที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ MOSFET และ IGBT ทรานซิสเตอร์ MOSFET มีคุณสมบัติการขับเคลื่อนที่ง่าย มีคุณสมบัติความถี่สูงที่ดี และมีค่าการนำไฟฟ้าแบบสองทิศทาง ทรานซิสเตอร์ MOSFET ส่วนใหญ่ใช้ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่ความถี่สูงและใช้พลังงานต่ำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การสื่อสาร การควบคุมอุตสาหกรรม และอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ IGBT มีคุณสมบัติเด่นคือความถี่สวิตชิ่งสูง ความต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูง และแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีความถี่ต่ำและกำลังไฟฟ้าสูง นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอินเวอร์เตอร์ ตัวแปลงความถี่ สวิตช์ไฟฟ้า และอื่นๆ ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เรียกว่า "CPU"

ในชิปอาจมีทรานซิสเตอร์มากกว่า 10 พันล้านตัว ทรานซิสเตอร์มีอยู่มากมายได้อย่างไร? เมื่อชิปขยายใหญ่ขึ้นอย่างต่อเนื่อง เราจะเห็นปาฏิหาริย์ นี่คือภาพถ่าย SEM มุมมองจากบนลงล่าง ซึ่งสามารถมองเห็นโครงสร้างชั้นภายใน CPU ได้อย่างชัดเจน ยิ่งความกว้างของเส้นต่ำเท่าไรก็ยิ่งแคบลงและยิ่งใกล้กับเลเยอร์อุปกรณ์มากขึ้นเท่านั้น

นี่คือมุมมองภาคตัดขวางของ CPU คุณสามารถเห็นโครงสร้าง CPU แบบเลเยอร์ได้อย่างชัดเจน ชิปถูกจัดเรียงตามลำดับชั้น CPU นี้มีประมาณ 10 ชั้น ชั้นล่างสุดคือชั้นอุปกรณ์ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ MOSFET

เมื่อขยายท่อ Mos ในชิป จะสามารถมองเห็นโครงสร้างสามมิติ เช่น "แพลตฟอร์ม" ได้ และทรานซิสเตอร์ไม่มีการเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ทำให้เกิดความร้อนได้ง่าย ชั้นบนสุดเป็นอิเล็กโทรดความต้านทานต่ำ ซึ่งแยกออกจากแท่นด้านล่างด้วยฉนวน โดยทั่วไปจะใช้โพลีซิลิคอนชนิด P หรือ N เป็นวัตถุดิบของประตู และฉนวนด้านล่างคือซิลิคอนไดออกไซด์

ทั้งสองด้านของแท่นเป็นแหล่งที่มาและระบายออกโดยการเพิ่มสิ่งเจือปน และตำแหน่งของแท่นสามารถเปลี่ยนได้ ระยะห่างระหว่างพวกเขาคือช่องซึ่งกำหนดลักษณะของชิป

ชิปที่มีทรานซิสเตอร์ 2.6 ล้านล้านจาก Cerebras Systems

แน่นอนว่าทรานซิสเตอร์ในชิปไม่ได้เป็นเพียงทรานซิสเตอร์แบบ Mos เท่านั้น แต่ยังรวมถึงทรานซิสเตอร์แบบไตรเกตด้วย ทรานซิสเตอร์ไม่ได้ถูกติดตั้ง แต่จะแกะสลักไว้เมื่อมีการผลิตชิป

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: บทความนี้ทำซ้ำจาก "Semiconductor Online" บทความนี้นำเสนอเฉพาะความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียน และไม่ได้นำเสนอมุมมองของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม มีไว้สำหรับการพิมพ์ซ้ำและแบ่งปันเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเท่านั้น โปรดระบุแหล่งที่มาต้นฉบับและผู้แต่งเมื่อพิมพ์ซ้ำ หากมีการละเมิดใด ๆ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

โทรศัพท์บริษัท: +86-0755-83044319
แฟกซ์/แฟกซ์:+86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่
QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว
ที่อยู่: ห้อง 809 บล็อก C อาคารเทคโนโลยี Zhantao เลขที่ 1079 Minzhi Avenue เขตหลงหัวใหม่ เซินเจิ้น

บทความหนึ่งเข้าใจ IGBT

เลือกโมดูล IGBT ระดับรถยนต์ที่เหมาะสม: ตีความมาตรฐาน IGBT ในประเทศฉบับแรก