Tranzystor cienkowarstwowy: struktura, działanie, proces produkcji, sposób łączenia i jego zastosowania

RCA (Radio Corporation of America) spędziła wiele lat eksperymentując i rozwijając tranzystory. Chociaż pierwszy patent cienkowarstwowy został opracowany w 1957 r. przez członka RCA, mianowicie Johna Wallmara, w 1957 r. Następnie w 1962 r. pojawiła się seria wynalazków w dziedzinie mikroelektroniki i półprzewodników, w których pojawił się TFT lub tranzystor cienkowarstwowy. wyświetlacze ciekłokrystaliczne poprawiające jakość obrazu, takie jak kontrast i adresowalność. TFT to ulepszona wersja MOSFET ponieważ używa cienkich filmów. W tym artykule omówiono wprowadzenie do a tranzystor cienkowarstwowy lub TFT – praca z aplikacjami.

Co to jest tranzystor cienkowarstwowy?

Definicja tranzystora cienkowarstwowego to; rodzaj tranzystora FET lub tranzystora polowego, który jest używany w każdym pojedynczym pikselu wyświetlacza LCD ( wyświetlacz ciekłokrystaliczny ), aby wyświetlić informacje na ekranie przy wysokim kontraście, wysokiej jasności i dużej szybkości. Symbol tranzystora cienkowarstwowego pokazano poniżej.

Zasada działania tranzystora cienkowarstwowego

Te cienkowarstwowe tranzystory działają jak pojedynczy przełącznik, który pozwala pikselom bardzo szybko dostosować położenie, aby znacznie szybciej włączały się i wyłączały. Tranzystory te są aktywnymi elementami w wyświetlaczach LCD, które są ułożone w formie matrycy, dzięki czemu wyświetlacz LCD może wyświetlać informacje. Są one używane w komercyjnych aplikacjach wyświetlających, takich jak detektory radiografii cyfrowej, wyświetlacze przezierne i wiele innych.

Struktura tranzystora cienkowarstwowego

TFT to specjalny typ tranzystora polowego, który jest wytwarzany przez proste osadzanie cienkich warstw aktywnej warstwy półprzewodnikowej, warstwy dielektrycznej i warstwy elektrody bramkowej na elastycznym materiale zwanym podłożem. Poniżej przedstawiono budowę tranzystora cienkowarstwowego.

TFT zawiera różne warstwy, które są wykonane przy użyciu różnych materiałów. Tak więc materiały użyte w każdej warstwie zostały omówione poniżej.

Pierwsza warstwa TFT jest elastycznym podłożem wykonanym ze szkła o grubości kilku mikronów, metali i polimerów, takich jak terafalan polietylenu. Warstwa ta pełni rolę podstawy, na której zbudowane jest urządzenie elektroniczne.

Druga warstwa to elektroda bramkowa, która w zależności od zastosowania składa się z aluminium, złota lub chromu. Ta elektroda bramkowa dostarcza sygnał do cienkowarstwowego półprzewodnika, który wyzwala kontakt między źródłem a drenem.

Trzecia warstwa to izolator, który służy do uniknięcia zwarć elektrycznych między dwiema warstwami, takimi jak warstwa półprzewodnikowa i elektroda bramkowa.

Czwarta warstwa to warstwa elektrody, która jest wykonana z różnych przewodników, takich jak srebro, chrom, aluminium lub złoto i jest po prostu osadzona na powierzchniach półprzewodnikowych. Nawet do przewodzenia powlekania elektrod źródła i drenu stosuje się tlenek indu i cyny (ITO). Całe urządzenie jest zamknięte w materiale ceramicznym lub polimerowym.

Proces wytwarzania tranzystorów cienkowarstwowych

Poniżej omówiono różne warstwy wytwarzania TFT.

• Najpierw materiał podłoża jest czyszczony chemicznie wymaganym kwasem lub zasadą w celu wyeliminowania wszelkich zanieczyszczeń, które utrzymują się na jego powierzchni.
• Następnie metaliczne elektrody bramkowe są po prostu osadzane na podłożu za pomocą procedury odparowania termicznego. Elektrody ceramiczne/polimerowe są osadzane za pomocą druku atramentowego/powlekania zanurzeniowego.
• Powłoki izolacyjne są po prostu osadzane na bramce za pomocą procesów chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) lub chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą (PECVD).
• Warstwy półprzewodników są po prostu osadzane za pomocą powlekania zanurzeniowego, jeśli jest to powlekanie natryskowe lub polimerowe. Zarówno źródło, jak i dren są podobne do procedury elektrody bramkowej — powlekanie natryskowe/zanurzeniowe lub odparowanie termiczne, zgodnie z wymaganiami odpowiednich warstw maski.

Jak podłączyć tranzystor cienkowarstwowy?

Schemat połączeń tranzystora cienkowarstwowego pokazano poniżej. W tym przykładzie zastosowano materiał półprzewodnikowy typu p. Jeśli używa materiału typu n, polaryzacje będą przeciwne. Tranzystor działa, gdy tranzystor jest spolaryzowany przez przyłożenie ujemnego napięcia między stykami drenu i źródła (VDS).

Gdy tranzystor jest wyłączony, między stykami źródła i drenu nie gromadzi się ładunek. Tak więc żaden prąd nie może płynąć między stykami źródła i drenu. Aby włączyć tranzystor, do zacisku bramki (VGS) przykładane jest ujemne napięcie polaryzacji. Tak więc nośniki ładunku, takie jak dziury w półprzewodnikach, będą gromadzić się w izolacji bramki, tworząc kanał, który umożliwia przepływ prądu (ID) od drenu do źródła.

Różnica b/w tranzystor cienkowarstwowy vs Mosfet

Różnica między tranzystorami cienkowarstwowymi a mosfetami obejmuje następujące elementy.

Czym różni się tranzystor cienkowarstwowy od zwykłego tranzystora?

Tranzystor cienkowarstwowy różni się od zwykłego tranzystora, ponieważ; większość normalnych tranzystorów jest wykonana z bardzo czystego Si (krzemu) i Ge (germanu), a czasami stosuje się inne materiały półprzewodnikowe. Tranzystory cienkowarstwowe (TFT) są wykonane z różnego rodzaju materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem, tlenek cynku lub selenek kadmu. TFT zawiera trzy zaciski, takie jak źródło, bramka i dren, podczas gdy normalny tranzystor zawiera bazę, emiter i kolektor.

Tranzystory te działają jak przełączniki, umożliwiając pikselom szybkie dostosowanie stanu, aby bardzo szybko włączały się i wyłączały. Zwykły tranzystor działa jak przełącznik lub wzmacniacz.

Zalety i wady

The zalety tranzystorów cienkowarstwowych zawierać następujące.

• Zużywają mniej energii.
• Mają szybszy czas reakcji.
• TFT odgrywają kluczową rolę w branży wyświetlaczy cyfrowych.
• Cienki film tranzystory są kluczowymi elementami elastycznej elektroniki, które są realizowane na ekonomicznych podłożach
• Mają szybkie, wyższe i dokładne wskaźniki odpowiedzi.
• Wyświetlacze oparte na technologii TFT zapewniają ostrą widoczność.
• Fizyczna konstrukcja wyświetlaczy TFT jest doskonała.
• Zmniejsza zmęczenie oczu.

The Wady tranzystorów cienkowarstwowych zawierać następujące.

• Zależą od podświetlenia, aby zapewnić jasność zamiast generować własne światło, dlatego potrzebują wbudowanych diod LED w układzie podświetlenia.
• Ograniczona użyteczność ze względu na szklane panele.
• Moduły TFT można odczytać tylko wtedy, gdy diody LED są włączone.
• Wyświetlacze TFT mogą bardzo szybko rozładować baterię.
• Wyświetlacze TFT LCD są drogie w porównaniu z typowymi wyświetlaczami monochromatycznymi.

Aplikacje

The Zastosowania tranzystorów cienkowarstwowych zawierać następujące.

• Tranzystor cienkowarstwowy jest szeroko stosowany w smartfonach, komputerach, płaskich wyświetlaczach, osobistych asystentach cyfrowych i systemach gier wideo.
• Najbardziej znanym zastosowaniem tranzystorów cienkowarstwowych są wyświetlacze TFT LCD,
• Tranzystory te odgrywają znaczącą rolę we współczesnej chemii materiałów i wyświetlaczach cyfrowych.
• TFT są używane za granicą w wielu zastosowaniach, takich jak organiczne diody LED, płaskie wyświetlacze i inne urządzenia elektroniczne.
• TFT są szeroko stosowane jako czujniki w detektorach promieniowania rentgenowskiego.
• Urządzenia TFT znajdują się w różnych aplikacjach wykrywania.
• Wyświetlacze TFT LCD są wykorzystywane w systemach gier wideo, projektorach, systemach nawigacji, urządzeniach przenośnych, telewizorach, osobistych asystentach cyfrowych i deskach rozdzielczych w samochodach.

Tak jest przegląd tranzystora cienkowarstwowego czy TFT, który odgrywa znaczącą rolę w dzisiejszych wyświetlaczach cyfrowych. Są one zaawansowane w stosunku do konwencjonalnych tranzystorów MOSFET, dzięki czemu oferują szybki czas reakcji, a także są w stanie utrzymać ładunek elektryczny. Mają one szeroki zakres zastosowań w wyświetlaczach LCD, a obecnie naukowcy koncentrują się na opracowaniu nowych rodzajów cienkowarstwowych urządzeń tranzystorowych. Oto pytanie do ciebie, co to jest FET?