场效应管其他晶体管及其优势

本文讨论MOSFET晶体管的基本原理、操作原则,及其独特的优势其他晶体管技术。通过强调独特的MOSFET晶体管的特性和好处,本文打算强调其关键作用在推进现代电子系统。

图片来源:F P我X / Shutterstock.com

场效应管是什么?

金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)已经彻底改变了世界电子产品因其卓越的性能和广泛的应用。MOSFET晶体管是现代电子产品的基石,为各种设备起着至关重要的作用,从智能手机、电脑、汽车和太空探索设备。app亚博体育

MOSFET是三端半导体器件组成的来源、排水和门。其核心架构由一个金属栅电极分开半导体通道由一个薄绝缘层,通常由二氧化硅(SiO₂)。门电压和电荷载体之间的相互作用在渠道控制电流,使场效应管压控设备操作。

场效应管的基本原则

场效应管操作基于场效应晶体管原理,在通道电流调制电压产生的电场,门码头。门电压决定了电场的程度,增强或耗尽电荷载体通道内的浓度。这种调制使场效应管作为高效的开关或放大器,促进电子信号的精确控制。

场效应管的比较相似的技术

双极结型晶体管(是)

是机器相比,场效电晶体提供了一些优势。首先,mosfet消耗大大减少电能主要运行在电压域。这一特点使得它们适合便携式设备和节能的应用程序。他们拥有更高的输入阻抗,减少加载对驱动电路的影响。此外,场效应管具有更快的开关速度,使高频操作,提高了数字电路的性能。

结型场效应晶体管(jfet)

jfet相比,场效应管提供性能优越的大小,功耗,制造业产量。他们允许按比例缩小尺寸小,便于更多的设备的集成在一个芯片上。此外,场效电晶体可以增强和耗竭模式操作,在电路设计提供更大的灵活性。

绝缘栅双极型晶体管(igbt)

mosfet和igbt为不同的用途:在低压和高频应用mosfet excel,而高压和大功率igbt非常适合场景。场效应管提供更快的开关速度,降低传导损失,和简单的驱动电路。然而,igbt显示出更低的开关损耗和更高短路承受能力。两者之间的选择取决于应用程序的特定需求。

场效应管的优点

场效应管提供特殊功率效率由于其低导通电阻和微不足道的静态功耗。效率降低热发生在便携式设备和更长的电池寿命。此外,场效应管具有最小功耗切换期间,在高频应用程序启用有效操作。

它们可以用非常小的尺寸制作的,允许对半导体芯片高密度集成。场效应晶体管制造工艺的不断进步,如萎缩特征尺寸和利用先进材料,使集成电路的生产越来越多的晶体管。亚博网站下载这种小型化和集成能力的发展贡献更小、更强大的电子设备。

场效电晶体表现出优异的噪声免疫力,使它们适合高性能模拟和数字电路。门和通道之间的绝缘氧化层对外部电气噪声作为屏障,导致增强的信号完整性和敏感性降低干扰。这个特点是特别有利的应用程序,需要精确的信号处理和可靠的数据传输。

他们提供快速切换速度,使快速响应时间和高效数字系统的操作。快速开关的能力促进高速数据处理,使场效应管适合应用,如微处理器、存储设备和通信系统。此外,减少切换次数导致降低功率损耗在过渡期间,导致整体能源效率。

mosfet具有极好的热稳定性,操作可靠地在宽的温度范围内。这个特征是至关重要的在应用程序暴露于不同环境条件或要求一致的性能在高操作温度。健壮的mosfet的热特性有助于他们的长寿和适用性要求工业和汽车应用。

最近的进展

在最近的一项研究成国栋et al。,作者开发了一个以知识为基础的神经网络建模方法(资讯)。通过与基于物理建模的几何变量分析方程和其他设备与人工神经网络的输入变量,该方法分离的几何变量从其他设备的输入变量。受益的资讯模型神经网络的自动数值拟合能力和物理设备的几何可伸缩性。发达资讯模型展出一个精度约20%的涨幅比传统的神经网络模型。

金属氧化物半导体₂场效应晶体管和电路实验构建的模型验证,包括环形振荡器,标准的细胞,功能逻辑电路。硅MOSFET和创新二维金属氧化物半导体材料₂场效应晶体管使用资讯的方法治疗。

在另一个最近的研究现等。,研究小组开发了一种symmetric-source /排水垂直gate-all-around MOSFET(棉酚)制造技术。此外,一个新颖的建筑三维集成电路(IC)与叠加紫外线棉酚(UVGAA)的设备(CMOS和/或SRAM)在垂直方向产生了。作者还创建了一个高度集成的3 d逻辑集成电路基于堆叠横向棉酚(SGLAA)场效应管和制造方法SLGAA mosfet在垂直方向。

潜在的问题与棉酚mosfet的可行性和效益SLGAA mosfet被检查。为下一代集成电路(ic)是通过这些创新的3 d结构的垂直叠加元素。

另一项研究发表在杂志上应用物理评论提供了一个彻底检查的电气结构单层β-TeO2和设备性能sub-10-nm mosfet基于这种材料,这是出于成功制造2 dβ-TeO2和高:比和高空气稳定之前生产的场效应晶体管。传输性能的各向异性场效电晶体明显受单层β-TeO2各向异性的电子结构的影响。根据国际设备和系统路线图(ird) 2020目标为高性能设备,研究小组表明,5.2纳米栅极长度n型MOSFET维持很高的开态电流超过3700µA /µm,促成的高度各向异性的电子有效质量。

开态电流而言,阈下的秋千,延迟时间,和power-delay产品,单层β-TeO2场效电晶体可以实现ird 2020高性能和低功耗的目标设备。在单层β-TeO纳电子学的未来₂被证明是一种很有前途的竞争者ultra-scaled设备。

结论和未来的角度来看

多年来,MOSFET晶体管已成为现代电子产品的基本构建块。了解场效电晶体的基本知识,包括其操作原理和优势其他晶体管技术,对于工程师,是至关重要的领域的研究人员和爱好者电子产品。高效率、小型化能力,噪声免疫力,快速切换速度,和温度稳定,场效应管继续推动电子设备的进步,实现更小、更强大,和节能系统。

总之,mosfet晶体管技术的一个重要里程碑,代表推动创新电子设备在各种行业的发展。利用其独特的特点和优势,mosfet为便携式电子设备的发展铺平了道路,电信、汽车系统和许多其他领域。随着技术的继续发展,场效电晶体无疑将发挥关键作用在塑造未来的电子产品、提供新的可能性和推动的边界可以实现的目标。

从AZoM: AI和半导体行业之间的积极关系

引用和进一步阅读

气,G。,等。2023年)。以知识为基础的神经网络建模香料mosfet场效应晶体管及其应用在二维材料。信息科学亚博老虎机网登录66 (122405),1 - 10。https://doi.org/10.1007/s11432 - 021 - 3483 - 6

你们,。,等。2023年)。堆叠横向Gate-All-Around金属氧化物半导体场效应晶体管及其三维集成电路、硅,2467 - 2478。https://doi.org/10.1007/s12633 - 022 - 02190 - 9

郭,S。,等。2022年)。基于各向异性单层的高性能和低功率晶体管β张志贤₂。应用物理评论064010年,17日。https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.06401

免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。