Halbleitervorrichtung

Umrisse einiger verpackter Halbleitergeräte

A Halbleiter Gerät ist ein elektronisches Bauteil das stützt sich auf die elektronisch Eigenschaften von a Halbleiter Material (in erster Linie Silizium, Germanium, und Galliumarsenid, ebenso gut wie Organische Halbleiter) für seine Funktion. Seine Leitfähigkeit liegt zwischen Leitern und Isolatoren. Halbleitergeräte haben ersetzt Vakuumröhren In den meisten Anwendungen. Sie Verhalten elektrischer Strom in dem fester Zustand, anstatt als freie Elektronen über a Vakuum (typischerweise befreit von Glühemission) oder als freie Elektronen und Ionen durch ein ionisiertes Gas.

Halbleitergeräte werden beide als Single hergestellt diskrete Geräte und wie Integrierter Schaltkreis (IC) Chips, die aus zwei oder mehr Geräten bestehen - die von den Hunderten bis zu Milliarden zählen können - hergestellt und miteinander verbunden mit einem einzelnen Halbleiter miteinander verbunden sind Wafer (auch als Substrat bezeichnet).

Halbleitermaterialien sind nützlich, da ihr Verhalten leicht durch die absichtliche Zugabe von Verunreinigungen manipuliert werden kann, bekannt als als Doping. Halbleiter Leitfähigkeit kann durch die Einführung eines elektrischen oder magnetischen Feldes durch Exposition gegenüber gesteuert werden hell oder Wärme oder durch die mechanische Verformung eines dotierten Dotierens monokristallines Silizium Netz; So können Halbleiter hervorragende Sensoren herstellen. Aktuelle Leitung in einem Halbleiter tritt aufgrund mobiler oder "freier" auf Elektronen und Elektronenlöcherkollektiv als bekannt als Anklagekräfte. Dotieren eines Halbleiters mit einem kleinen Anteil einer atomartigen Verunreinigung, wie z. Phosphor oder Borerhöht die Anzahl der freien Elektronen oder Löcher im Halbleiter stark. Wenn ein dotierter Halbleiter überschüssiger Löcher enthält, heißt er a P-Typ Semiconductor (p für positiv elektrische Ladung); Wenn es überschüssige freie Elektronen enthält, wird es als als genannt N-Typ Semiconductor (n für negative elektrische Ladung). Eine Mehrheit der mobilen Gebühren für Anklageerhöhungen hat eine negative Gebühr. Die Herstellung von Halbleitern steuert genau die Lage und Konzentration von P- und N-Typ-Dotierstoffen. Die Verbindung von N-Typ- und P-Typ-Halbleitern bildet sich P -N -Übergänge.

Das häufigste Halbleitergerät der Welt ist das Mosfet (Metal -Oxid -Semiconductor Feldeffekttransistor),^[1] Auch die MOS genannt Transistor. Ab 2013 werden täglich Milliarden von MOS -Transistoren hergestellt.^[2] Semiconductor -Geräte, die pro Jahr hergestellt wurden^[3] Dies bedeutet, dass bisher weit über 7 Billionen geschaffen wurde.

Diode

Eine Halbleiterdiode ist ein Gerät, das normalerweise aus einer einzigen besteht P - N Junction. An der Kreuzung eines P-Typs und eines N-Typ Semiconductor dort bildet a Verarmungsbereich wo die derzeitige Leitung durch den Mangel an mobilen Ladungsträgern gehemmt wird. Wenn das Gerät ist vorwärts vorgespannt (verbunden mit der P-Seite bei höher elektrisches Potenzial als die n-Seite) wird dieser Verarmungsbereich verringert, was eine signifikante Leitung ermöglicht, während nur ein sehr kleiner Strom erreicht werden kann, wenn die Diode ist umgekehrt voreingenommen und damit wurde die Verarmungsregion erweitert.

Aussetzen eines Halbleiters an hell kann erzeugen Elektronenlochpaare, was die Anzahl der freien Fluggesellschaften und damit die Leitfähigkeit erhöht. Dioden, die optimiert sind, um dieses Phänomen zu nutzen Fotodioden.Zusammengesetzter Halbleiter Dioden können auch Licht produzieren, wie in Leuchtdioden und Laserdioden.

Transistor

Bipolar -Junction -Transistor

Eine N -P -N -bipolare Übergangstransistorstruktur

Bipolare Junction -Transistoren (BJTs) werden aus zwei P -N -Übergängen entweder in der N -P -N- oder P -N -P -Konfiguration gebildet. Die Mitte oder BaseDie Region zwischen den Kreuzungen ist typischerweise sehr eng. Die anderen Regionen und ihre damit verbundenen Terminals sind als die bekannt Emitter und die Kollektor. Ein kleiner Strom, der durch die Verbindung zwischen der Basis und dem Emitter injiziert wird, verändert die Eigenschaften der Basiskollektorverbindung so, dass er Strom leiten kann, obwohl er umgekehrt vorgespannt ist. Dies schafft einen viel größeren Strom zwischen dem Sammler und dem Emitter, der vom Basis-Emitter-Strom kontrolliert wird.

Feldeffekttransistor

Eine andere Art von Transistor, die Feldeffekttransistor (FET), der nach dem Prinzip arbeitet, dass die Leitfähigkeit der Halbleiter durch das Vorhandensein eines erhöht oder verringert werden kann elektrisches Feld. Ein elektrisches Feld kann die Anzahl der freien Elektronen und Löcher in einem Halbleiter erhöhen und so seine Leitfähigkeit ändern. Das Feld kann durch eine umgekehrte P-N-Übergangsanlage angewendet werden, die a bildet Übergangsfeld-Effekt-Transistor (Jfet) oder durch eine Elektrode, die durch eine Oxidschicht aus dem Schüttgut isoliert ist und a Metal-Oxid-Jemonial-Feld-Effekt-Transistor (Mosfet).

Metalloxid-Sämiewerk

Betrieb von a Mosfet und seine ID-VG-Kurve. Zuerst, wenn keine Gate -Spannung angewendet wird. Es gibt kein Inversionselektron im Kanal, das Gerät ist ausgeschaltet. Mit zunehmender Gate -Spannung, der Inversion -Elektronendichte im Kanal erhöht sich der Strom, das Gerät wird eingeschaltet.

Das Metalloxid-Sämiewerk FET (MOSFET- oder MOS -Transistor), a fester Zustand Das Gerät ist heute mit Abstand das am häufigsten verwendete Halbleitergerät. Es macht mindestens 99,9% aller Transistoren aus, und es gab schätzungsweise 13 Sextillion MOSFETs wurden zwischen 1960 und 2018 hergestellt.^[4]

Das Tor Die Elektrode wird aufgeladen, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die steuert Leitfähigkeit eines "Kanals" zwischen zwei Terminals, genannt die Quelle und Abfluss. Abhängig von der Art des Trägers im Kanal kann das Gerät ein sein N-Kanal (für Elektronen) oder a P-Kanal (für Löcher) MOSFET. Obwohl das MOSFET teilweise wegen seines "Metall" -Tors in modernen Geräten benannt ist Polysilicium wird normalerweise stattdessen verwendet.

Halbleiter -Gerätematerialien

Bei weitem, Silizium (SI) ist das am weitesten verbreitete Material in Halbleitergeräten. Die Kombination aus niedrigen Rohstoffkosten, relativ einfacher Verarbeitung und einem nützlichen Temperaturbereich macht es derzeit zum besten Kompromiss unter den verschiedenen konkurrierenden Materialien. Silizium, das in der Herstellung von Halbleiter Geräte verwendet wird, wird derzeit hergestellt in Boule das ist groß genug im Durchmesser, um die Produktion von 300 mm (12 Zoll) zu ermöglichen. Wafer.

Germanium (GE) war ein weit verbreitetes frühes Halbleitermaterial, aber seine thermische Empfindlichkeit macht es weniger nützlich als Silizium. Heute wird Germanium oft mit Silizium für den Einsatz in Sige-Geräten mit sehr hohen Geschwindigkeiten legiert. IBM ist ein Hauptproduzent solcher Geräte.

Galliumarsenid (GAAs) wird auch in Hochgeschwindigkeitsgeräten weit verbreitet, aber bisher war es schwierig, große Boulen dieses Materials zu bilden, was den Waferdurchmesser auf Größen, die signifikant kleiner sind als Siliziumwafer teuer als Silizium.

Andere weniger häufige Materialien werden ebenfalls verwendet oder untersucht.

Siliziumkarbid (Sic) hat eine gewisse Anwendung als Rohstoff für Blau gefunden Leuchtdioden (LEDs) und wird zur Verwendung in Halbleitergeräten untersucht, die sehr hoch standhalten könnten Betriebstemperaturen und Umgebungen mit dem Vorhandensein erheblicher Ebenen von ionisierende Strahlung. Impattdioden wurden auch aus sic hergestellt.

Verschiedene Indium Verbindungen (Indium Arsenid, Indium -Antimonid, und Indiumphosphid) werden auch in LEDs und Festkörperstaaten verwendet Laserdioden. Selensulfid wird in der Herstellung von untersucht Photovoltaik Solarzellen.

Die häufigste Verwendung für Organische Halbleiter ist organische lichtemittierende Dioden.

Liste der gängigen Halbleitergeräte

Zwei-terminale Geräte:

• Diac
• Diode (Gleichrichterdiode)
• Gunn Diode
• Impattdiode
• Laserdiode
• Leuchtdiode (LED)
• Fotozelle
• Phototransistor
• Pin -Diode
• Schottky Diode
• Solarzelle
• Transient-Spannungs-Unterdrückungsdiode
• Tunneldiode
• VCSEL
• Zenerdiode
• Zen Diode

Drei-terminale Geräte:

• Bipolarer Transistor
• Darlington Transistor
• Feldeffekttransistor
• Bipolarer Transistor isolierter Gate (IGBT)
• Mit Silizium kontrollierter Gleichrichter
• Thyristor
• Triac
• Unijunction -Transistor

Vier-terminale Geräte:

• Hall-Effekt-Sensor (Magnetfeldsensor)
• Fotokuppler (Optocoppler)

Semiconductor -Geräteanwendungen

Alle Transistorentypen können als Bausteine ​​von verwendet werden Logik -Tore, die für die Gestaltung von grundlegender Bedeutung sind Digitale Schaltungen. In digitalen Schaltungen wie Mikroprozessoren, Transistoren wirken als Ein-Aus-Schalter; in dem MosfetZum Beispiel die Stromspannung auf das Tor angewendet bestimmt, ob die Schalter ist ein- oder aus.

Transistoren verwendet für Analoge Schaltungen Handeln Sie nicht als Ein-Aus-Schalter; Sie reagieren vielmehr auf einen kontinuierlichen Bereich von Eingängen mit einem kontinuierlichen Ausgangsbereich. Häufige analoge Schaltungen umfassen Verstärker und Oszillatoren.

Schaltkreise, die zwischen digitalen Schaltungen und analogen Schaltkreisen schneiden oder übersetzen Mischsignalschaltungen.

Power Semiconductor -Geräte sind diskrete Geräte oder integrierte Schaltungen, die für Anwendungen mit hohem Strom- oder Hochspannungsanwendungen vorgesehen sind. Power Integrated Circuits kombinieren die IC -Technologie mit Power -Semikonduktor -Technologie, diese werden manchmal als "intelligente" Leistungsgeräte bezeichnet. Mehrere Unternehmen sind auf die Herstellung von Halbleitern spezialisiert.

Komponentenkennungen

Das Teilnummern von Halbleitervorrichtungen sind häufig herstellerspezifisch. Trotzdem gab es Versuche, Standards für Typcodes zu erstellen, und eine Untergruppe von Geräten folgt diesen. Zum diskrete GeräteZum Beispiel gibt es drei Standards: JEDEC Jesd370b in den USA, Pro Elektron in Europa und und Japanische Industriestandards (Jis).

Geschichte der Entwicklung der Halbleiter -Geräteentwicklung

Katzen-Whisker-Detektor

Halbleiter wurden seit einiger Zeit im Bereich Elektronik vor der Erfindung des Transistors verwendet. Um die Wende des 20. Jahrhunderts waren sie als Detektoren in ziemlich verbreitet Funkgeräte, verwendet in einem Gerät namens "Katze Whisker" von entwickelt von Jagadisch Chandra Bose und andere. Diese Detektoren waren jedoch etwas problematisch, wobei der Bediener ein kleines Wolframfilament (den Whisker) um die Oberfläche von a bewegt hatte Galena (Bleisulfid) oder Karborund (Siliziumkarbid) Kristall, bis es plötzlich mit dem Arbeiten begann.^[5] Dann, über einen Zeitraum von wenigen Stunden oder Tagen, hörte der Schnurrhaar der Katze langsam auf zu arbeiten und der Prozess müsste wiederholt werden. Zu der Zeit war ihre Operation völlig mysteriös. Nach der Einführung der zuverlässigeren und verstärkteren Vakuumröhre Basierte Radios verschwanden die Whisker -Systeme der Katze schnell. Der "Katze Whisker" ist ein primitives Beispiel für eine spezielle Art von Diode, die heute noch beliebt ist, genannt Schottky Diode.

Metallgleichrichter

Eine weitere frühe Art von Halbleitervorrichtung ist der Metallgleichrichter, bei dem der Halbleiter ist Kupferoxid oder Selen. Westinghouse Electric (1886) war ein Haupthersteller dieser Gleichrichter.

Zweiter Weltkrieg

Während des Zweiten Weltkriegs, Radar Die Forschung drängte schnell die Radarempfänger, um immer höher zu operieren Frequenzen Und die traditionellen Röhren -Basis -Funkempfänger funktionierten nicht mehr gut. Die Einführung der Hohlraummagnetron von Großbritannien in die Vereinigten Staaten im Jahr 1940 während der Tizard Mission führte zu einem dringenden Bedarf an einem praktischen Hochfrequenzverstärker.

Aus einer Laune heraus, Russell Ohl von Glockenlabors beschlossen, einen auszuprobieren Katze Whisker. Zu diesem Zeitpunkt waren sie seit einigen Jahren nicht mehr verwendet, und niemand in den Labors hatte einen. Nach dem Jagd bei einem gebrauchten Radiogeschäft in ManhattanEr stellte fest, dass es viel besser funktionierte als Systeme.

OHL untersuchte, warum der Whisker der Katze so gut funktioniert hat. Er verbrachte den größten Teil von 1939 damit, mehr reine Versionen der Kristalle zu wachsen. Er stellte bald fest, dass ihr untergeordnetes Verhalten mit höheren Kristallen verschwand, aber auch ihre Fähigkeit, als Funkdetektor zu arbeiten. Eines Tages fand er einen seiner reinsten Kristalle dennoch gut und er hatte einen deutlich sichtbaren Riss in der Nähe der Mitte. Als er sich jedoch durch den Raum bewegte, um ihn zu testen, würde der Detektor auf mysteriöse Weise arbeiten und dann wieder anhielten. Nach einigen Studien stellte er fest, dass das Verhalten vom Licht im Raum kontrolliert wurde - mehr Licht verursachte mehr Leitfähigkeit im Kristall. Er lud mehrere andere Leute ein, diesen Kristall zu sehen und Walter Brattain sofort erkannte, dass es eine Art Kreuzung am Riss gab.

Weitere Untersuchungen lösten das verbleibende Geheimnis. Der Kristall hatte geknackt, weil beide Seiten sehr leicht unterschiedliche Mengen der Verunreinigungen enthielten, die OHL nicht entfernen konnte - etwa 0,2%. Eine Seite des Kristalls hatte Verunreinigungen, die zusätzliche Elektronen (die Träger des elektrischen Stroms) hinzufügten und es zu einem "Leiter" machten. Die anderen hatten Verunreinigungen, die an diese Elektronen binden wollten und sie (was er als "Isolator" machte. Da die beiden Teile des Kristalls miteinander in Kontakt waren, konnten die Elektronen aus der leitfähigen Seite herausgedrückt werden, die zusätzliche Elektronen hatte (bald als die bekannt als die Emitter) und ersetzt durch neue, die zur Verfügung gestellt werden (zum Beispiel aus einer Batterie), wo sie in den Isolierbereich fließen und vom Whisker -Filament (benannt die genannt werden Kollektor). Als die Spannung jedoch umgekehrt wurde, füllten die Elektronen, die in den Kollektor gedrückt wurden, die "Löcher" (die Elektronenbedarfsunreinheiten) schnell auf, und die Leitung würde fast sofort aufhören. Diese Kreuzung der beiden Kristalle (oder Teile eines Kristalls) erzeugte eine Festkörperdiode, und das Konzept wurde bald als Halbleiter bekannt. Der Wirkungsmechanismus, wenn die Diode ausgeschaltet ist Anklagekräfte um die Kreuzung. Dies nennt man ""Verarmungsbereich".

Entwicklung der Diode

Mit der Kenntnis, wie diese neuen Dioden funktionierten, begann sich ein kräftiger Anstrengung zu lernen, sie auf Nachfrage aufzubauen. Teams bei Purdue Universität, Bell Labs, MIT, und die Universität von Chicago Alle haben sich zusammengetan, um bessere Kristalle zu bauen. Innerhalb eines Jahres war die deutsche Produktion bis zu dem Punkt perfektioniert worden, an dem in den meisten Radarmengen Dioden mit Militärqualität verwendet wurden.

Entwicklung des Transistors

Nach dem Krieg, William Shockley beschloss, das Gebäude von a zu versuchen Triode-ähnlich Semiconductor -Gerät. Er sicherte sich Finanzmittel und Laborraum und arbeitete an dem Problem mit Brattain und Arbeit John Bardeen.

Der Schlüssel zur Entwicklung des Transistors war das weitere Verständnis des Prozesses des Elektronenmobilität in einem Halbleiter. Es wurde erkannt, dass, wenn es eine Möglichkeit gab, den Elektronenfluss vom Emitter zum Sammler dieser neu entdeckten Diode zu steuern, ein Verstärker gebaut werden konnte. Wenn beispielsweise Kontakte auf beiden Seiten eines einzelnen Kristallyps platziert werden, fließt der Strom nicht zwischen ihnen durch den Kristall. Wenn ein dritter Kontakt jedoch "Elektronen oder Löcher in das Material injizieren" könnte, würde der Strom fließen.

Eigentlich schien dies sehr schwierig zu sein. Wenn der Kristall eine angemessene Größe hätte, müsste die Anzahl der Elektronen (oder Löcher), die injiziert werden müssen Verstärker Weil es zunächst einen großen Einspritzstrom erfordern würde. Die gesamte Idee der Kristalldiode war jedoch, dass der Kristall selbst die Elektronen über einen sehr geringen Abstand liefern konnte, dem Abbaubereich. Der Schlüssel schien die Eingangs- und Ausgabekontakte auf der Oberfläche des Kristalls auf beiden Seiten dieses Bereichs zu platzieren.

Brattain begann, ein solches Gerät aufzubauen, und verlockende Hinweise auf die Verstärkung erschienen weiterhin, als das Team an dem Problem arbeitete. Manchmal funktionierte das System, aber dann nicht mehr nicht mehr gearbeitet. In einem Fall begann ein nicht arbeitendes System zu funktionieren, wenn er in Wasser platziert wurde. Ohl und Brattain entwickelten schließlich einen neuen Zweig von Quantenmechanik, was bekannt wurde als Oberflächenphysik, um das Verhalten zu berücksichtigen. Die Elektronen in einem einzelnen Stück Kristall würden aufgrund der nahe gelegenen Gebühren herumwandern. Elektronen in den Emitter oder die "Löcher" in den Sammlern würden sich an der Oberfläche des Kristalls zusammengetan, wo sie ihre entgegengesetzte Ladung "in der Luft (oder in Wasser) herumschweben lassen konnten. Sie konnten jedoch mit einer geringen Menge an Ladung von jedem anderen Ort auf dem Kristall von der Oberfläche weggeschoben werden. Anstatt eine große Versorgung mit injizierten Elektronen zu benötigen, würde eine sehr kleine Anzahl am richtigen Ort am Kristall dasselbe erreichen.

Ihr Verständnis löste das Problem, bis zu einem gewissen Grad einen sehr kleinen Kontrollbereich zu benötigen. Anstatt zwei getrennte Halbleiter zu benötigen, die durch eine gemeinsame, aber winzige Region verbunden sind, würde eine einzelne größere Oberfläche dienen. Die Elektronenemittier- und Sammeladleitungen würden sich sowohl oben sehr nahe zusammenstellen, wobei die Kontrollleitung auf der Basis des Kristalls platziert ist. Wenn der Strom durch diese "Basis" -Liefe floss, würden die Elektronen oder Löcher über den Block des Halbleiters herausgedrückt und sammeln auf der fernen Oberfläche. Solange der Emitter und der Kollektor sehr nahe beieinander waren, sollte dies genügend Elektronen oder Löcher zwischen ihnen ermöglichen, damit die Leitung beginnen kann.

Erster Transistor

Eine stilisierte Nachbildung des ersten Transistors

Das Bell -Team unternahm viele Versuche, ein solches System mit verschiedenen Werkzeugen aufzubauen, scheiterte jedoch im Allgemeinen. Setups, bei denen die Kontakte nahe genug waren, waren ausnahmslos so zerbrechlich wie die Whisker -Detektoren der ursprünglichen Katze und würden, wenn überhaupt, kurz funktionieren. Schließlich hatten sie einen praktischen Durchbruch. Ein Stück Goldfolie wurde an den Rand eines Plastikkeils geklebt, und dann wurde die Folie mit einem Rasierer an der Spitze des Dreiecks geschnitten. Das Ergebnis waren zwei sehr eng verteilte Kontakte von Gold. Als der Keil auf die Oberfläche eines Kristalls und Spannung auf die andere Seite (auf der Basis des Kristalls) gedrückt wurde die andere Seite in der Nähe der Kontakte. Der Punktkontakttransistor war erfunden worden.

Während das Gerät eine Woche zuvor gebaut wurde, beschreiben Brattains Notizen die erste Demonstration für höhere Ups in Bell Labs am Nachmittag des 23. Dezember 1947, das oft als Geburtsdatum des Transistors angegeben wurde. Was ist jetzt als "bekannt"P-N-P-Punktkontakt-Germaniumtransistor"In diesem Prozess als Sprachverstärker mit einem Leistungsgewinn von 18 betrieben. John Bardeen, Walter Houser Brattain, und William Bradford Shockley wurden mit dem 1956 ausgezeichnet Nobelpreis in der Physik für ihre Arbeit.

Etymologie des "Transistors"

Bell Telefonlabors benötigte einen generischen Namen für ihre neue Erfindung: "Semiconductor Triode", "Solid Triode", "Surface States Triode" [sic], "Crystal Triode" und "Iotatron" wurden alle in Betracht gezogen, aber "Transistor", geprägt von John R. Pierce, gewann einen inneren Stimmzettel. Die Begründung für den Namen wird im folgenden Auszug aus den technischen Memoranden des Unternehmens (28. Mai 1948) [26] beschrieben. [26] fordert Stimmen:

Transistor. Dies ist eine abgekürzte Kombination der Wörter "Transkonduktanz" oder "Übertragung" und "Varistor". Das Gerät gehört logischerweise in die Varistor -Familie und verfügt über die Transkonduktanz oder Übertragungsimpedanz eines Geräts mit Gewinn, so dass diese Kombination beschreibend ist.

Verbesserungen des Transistordesigns

Shockley war verärgert darüber, dass das Gerät Brattain und Bardeen zugeschrieben wurde, von dem er glaubte, dass er es "hinter seinem Rücken" gebaut hatte, um den Ruhm zu nehmen. Die Angelegenheiten wurden schlimmer, als die Anwälte von Bell Labs feststellten, dass einige von Shockleys eigenen Schriften über den Transistor nahe genug an denen eines früheren Patents von 1925 waren Julius Edgar Lilienfeld Dass sie es am besten hielten, dass sein Name von der Patentanwendung ausgelassen wird.

Shockley war empört und beschloss zu demonstrieren, wer das wahre Gehirn der Operation war. Einige Monate später erfand er eine völlig neue, wesentlich robustere Transistor -Art mit einer Schicht oder einer „Sandwich“ -Struktur. Diese Struktur wurde in den 1960er Jahren für die überwiegende Mehrheit aller Transistoren verwendet und sich in die entwickelt Bipolar -Junction -Transistor.

Bei den Löschen der Fragilitätsprobleme war ein verbleibendes Problem Reinheit. Herstellung Germanium Die erforderliche Reinheit erwies sich als schwerwiegendes Problem und begrenzte die Ausbeute von Transistoren, die tatsächlich aus einer bestimmten Stapel von Material gearbeitet haben. Die Sensibilität der Germanium gegenüber Temperaturen begrenzte auch seine Nützlichkeit. Die Wissenschaftler theoretisierten, dass Silizium leichter zu fördern wäre, aber nur wenige untersuchten diese Möglichkeit. Gordon K. Teal war der erste, der einen funktionierenden Siliziumtransistor und seine Firma, das Entstehen Texas Instrumente, profitiert von seinem technologischen Rand. Ab den späten 1960er Jahren basierten die meisten Transistoren auf Silizium. Innerhalb weniger Jahre traten auf dem Markt auf dem Markt auf dem Markt, vor allem leicht tragbare Funkgeräte, auf.

Das Statischer InduktionstransistorDer erste Hochfrequenztransistor wurde von japanischen Ingenieuren erfunden Jun-aski nishizawa und Y. Watanabe im Jahr 1950.^[6] Es war der schnellste Transistor bis in die 1980er Jahre.^[7][8]

Eine wesentliche Verbesserung der Herstellungsrendite kam, als ein Chemiker den Unternehmen riet, Halbleiter zu verwendern destilliert eher als Leitungswasser: Kalzium Ionen In Leitungswasser waren die Ursache der schlechten Erträge. "Zone schmilzt"Eine Technik mit einem Band aus geschmolzenem Material, das sich durch den Kristall bewegt, erhöhte die Kristallreinheit weiter.

Metalloxid-Halbleiter

In den 1950ern, Mohamed Atalla untersuchte die Oberflächeneigenschaften von Silizium -Halbleitern bei Bell Labs, wo er eine neue Methode von vorschlug Herstellung von Halbleitervorrichtungen, Beschichtung a Siliziumwafer mit einer isolierenden Schicht von Siliziumoxid so dass Strom zuverlässig in das leitende Silizium unten eindringen und die Oberflächenzustände überwinden konnte, die verhinderten, dass Elektrizität die halbleitende Schicht erreichte. Dies ist bekannt als als Oberflächenpassivierung, eine Methode, die für die entscheidend wurde Halbleiterindustrie wie es die Massenproduktion von Silizium ermöglichte integrierte Schaltkreise (ICS). Er baute auf seiner Oberflächen -Passivierungsmethode auf und entwickelte die Metalloxid -Halbleiter (MOS) -Prozess, mit dem er vorgeschlagen wurde, könnte verwendet werden, um das erste funktionierende Silizium zu bauen Feldeffekttransistor (FET).^[9][10] Die führte zur Erfindung der Mosfet (MOS-Feldeffekttransistor) von Mohamed Atalla und Dawon Kahng 1959.^[11][12] Mit Skalierbarkeit,^[13] und viel geringer Stromverbrauch und höhere Dichte als Bipolare Junction -Transistoren,^[14] Das MOSFET wurde zum häufigsten Transistor in Computern, Elektronik,^[10] und Kommunikationstechnik wie zum Beispiel Smartphones.^[15] Das US -Patent- und Markenbüro nennt das MOSFET eine "bahnbrechende Erfindung, die Leben und Kultur auf der ganzen Welt verändert".^[15]

CMOs (komplementär Mos) wurde erfunden von Chih-Tang Sah und Frank Wanlass bei Fairchild Semiconductor 1963.^[16] Der erste Bericht von a schwimmend-gate MOSFET wurde von Dawon Kahng gemacht und Simon Sze 1967.^[17] Flossen (FIN-Feld-Effekt-Transistor), eine Art von 3D Multi-Gate MOSFET, wurde von Digh Hisamoto und seinem Forscherteam bei entwickelt Hitachi Central Research Laboratory 1989.^[18][19]

Siehe auch

• Transientspektroskopie mit tiefem Niveau (DLTS)
• Integrierter Schaltkreis
• Zuverlässigkeit (Halbleiter)
• Herstellung von Halbleitervorrichtungen
• VLSI

Verweise