Tankoplastni tranzistor: struktura, delovanje, postopek izdelave, povezava in njegove aplikacije

RCA (Radio Corporation of America) je mnoga leta eksperimentirala in razvijala tranzistorje. Čeprav je prvi patent za tanko plast leta 1957 razvil član RCA, in sicer John Wallmar 1957. Po tem, vrsta razvoja na področju mikroelektronike in polprevodnikov, se je leta 1962 pojavil TFT ali tankoslojni tranzistor. TFT se uporablja v zasloni s tekočimi kristali za izboljšanje kakovosti slike, kot sta kontrast in naslovljivost. TFT je izboljšana različica MOSFET ker uporablja tanke filme. Ta članek obravnava uvod v a tankoslojni tranzistor ali TFT – delo z aplikacijami.

Kaj je tankoslojni tranzistor?

Definicija tankoslojnega tranzistorja je; vrsta FET ali tranzistorja z učinkom polja, ki se uporablja v vsaki posamezni slikovni piki LCD ( zaslon s tekočimi kristali ) za prikaz informacij na zaslonu z visokim kontrastom, visoko svetlostjo in visoko hitrostjo. Spodaj je prikazan simbol tankoslojnega tranzistorja.

Načelo delovanja tankoslojnega tranzistorja

Ti tankoslojni tranzistorji delujejo kot posamezno stikalo, ki omogoča, da slikovne pike zelo hitro prilagodijo položaj, da se veliko hitreje vklopijo in izklopijo. Ti tranzistorji so aktivni elementi znotraj LCD-jev, ki so razporejeni v obliki matrike, tako da LCD-prikazovalniki lahko prikazujejo informacije. Ti se uporabljajo v komercialnih zaslonskih aplikacijah, kot so digitalni radiografski detektorji, zasloni na glavi in ​​še veliko več.

Struktura tankoslojnega tranzistorja

TFT je posebna vrsta tranzistorja z učinkom polja, ki je izdelan s preprostim nanosom tankih plasti aktivne polprevodniške plasti, dielektrične plasti in plasti vratne elektrode na upogljiv material, znan kot podlaga. Struktura tankoslojnega tranzistorja je prikazana spodaj.

TFT vključuje različne plasti, ki so izdelane z uporabo različnih materialov. Spodaj so torej obravnavani materiali, uporabljeni v vsaki plasti.

Prva plast TFT je prožna podlaga, ki je izdelana iz stekla, debeline malo mikronov, kovin in polimerov, kot je polietilenterafalat. Ta plast deluje kot osnova, kjer je zgrajena elektronska naprava.

Druga plast je zaporna elektroda, ki je sestavljena iz aluminija, zlata ali kroma glede na uporabo. Ta vratna elektroda daje signal tankoslojnemu polprevodniku, ki sproži stik med izvorom in odvodom.

Tretja plast je izolator, ki se uporablja za preprečevanje električnega kratkega stika med dvema slojema, kot sta plast polprevodnika in elektroda vrat.

Četrta plast je plast elektrode, ki je izdelana iz različnih prevodnikov, kot so srebro, krom-aluminij ali zlato, in se preprosto nanese na polprevodniške površine. Tudi za prevodno prevleko izvornih in odvodnih elektrod se uporablja indijev kositrov oksid (ITO). Celotna naprava je vgrajena v keramični ali polimerni material.

Postopek izdelave tankoslojnega tranzistorja

Različne plasti izdelave TFT so obravnavane spodaj.

• Najprej se material substrata kemično očisti z zahtevano kislino ali bazo, da se odstranijo vsi zadrževalci, ki se zadržujejo na njegovi površini.
• Po tem se kovinske vratne elektrode preprosto nanesejo na podlago s postopkom termičnega izhlapevanja. Keramične/polimerne elektrode so nanesene z brizgalnim tiskanjem/postopkom nanosa s potapljanjem.
• Izolacijski premazi se preprosto nanesejo na vrata s postopkom kemičnega naparjevanja (CVD) ali s plazmo izboljšanega kemičnega naparjevanja (PECVD).
• Polprevodniške plasti se preprosto nanesejo s prevleko s potapljanjem, če gre za razpršilno ali polimerno prevleko. Tako izvor kot odvod sta podobna postopku z zaporno elektrodo – nanos s pršenjem/potapljanjem ali toplotno izhlapevanje, kot zahtevajo ustrezne plasti maske.

Kako priključiti tankoslojni tranzistor?

Spodaj je prikazan povezovalni diagram tankoslojnega tranzistorja. Ta primer uporablja polprevodniški material tipa p. Če uporablja material tipa n, bosta polariteti nasprotni. Tranzistor deluje, ko je tranzistor pristranski z uporabo negativne napetosti med kontaktoma odtoka in izvora (VDS).

Ko je tranzistor izklopljen, se med izvornimi in odvodnimi kontakti ne nabira noben naboj. Tok torej ne more teči med izvornimi in odvodnimi kontakti. Za vklop tranzistorja se na priključek vrat (VGS) uporabi negativna prednapetost. Tako se bodo nosilci naboja, kot so luknje v polprevodnikih, kopičili na izolaciji vrat, da bi ustvarili kanal, ki omogoča, da tok (ID) teče od odtoka do izvora.

Razlika med črno-belim tankoslojnim tranzistorjem in Mosfetom

Razlika med tankoslojnimi tranzistorji in mosfeti vključuje naslednje.

Kako se tankoslojni tranzistor razlikuje od običajnega tranzistorja?

Tankoplastni tranzistor je drugačen od običajnega tranzistorja, ker; večina običajnih tranzistorjev je narejena iz zelo čistega Si (silicija) in Ge (germanija), včasih pa se uporabijo tudi nekateri drugi polprevodniški materiali. Tankoplastni tranzistorji (TFT) so izdelani iz različnih vrst polprevodniških materialov, kot so silicij, cinkov oksid ali kadmijev selenid. TFT vključuje tri terminale, kot so vir, vrata in odvod, medtem ko običajni tranzistor vključuje bazo, emiter in kolektor.

Ti tranzistorji delujejo kot stikala, tako da slikovnim pikam omogočajo hitro prilagoditev stanja, da se zelo hitro vklopijo in izklopijo. Običajni tranzistor deluje kot stikalo ali ojačevalnik.

Prednosti in slabosti

The prednosti tankoslojnih tranzistorjev vključujejo naslednje.

• Porabijo manj energije.
• Imajo hitrejši reakcijski čas.
• TFT-ji igrajo ključno vlogo v industriji digitalnih zaslonov.
• Tankoplastni tranzistorji so ključni elementi fleksibilne elektronike, ki so izvedeni na varčnih substratih
• Imajo hiter, višji in natančen odziv.
• Zasloni na osnovi TFT imajo ostro vidljivost.
• Fizična zasnova zaslonov na osnovi TFT je odlična.
• Zmanjšuje obremenitev oči.

The slabosti tankoslojnih tranzistorjev vključujejo naslednje.

• Za zagotavljanje svetlosti so odvisni od osvetlitve ozadja, namesto da ustvarjajo lastno svetlobo, zato potrebujejo vgrajene LED diode v razporeditvi osvetlitve ozadja.
• Omejena uporabnost zaradi steklenih oblog.
• Module TFT-jev je mogoče prebrati šele, ko svetleče diode svetijo.
• TFT-ji lahko zelo hitro izpraznijo baterijo.
• Zasloni TFT LCD so dragi v primerjavi z običajnimi enobarvnimi zasloni.

Aplikacije

The aplikacije tankoslojnih tranzistorjev vključujejo naslednje.

• Tankoplastni tranzistor se pogosto uporablja v pametnih telefonih, računalnikih, ploskih zaslonih, osebnih digitalnih pomočnikih in sistemih za video igre.
• Najbolj znana uporaba tankoslojnih tranzistorjev je v TFT LCD,
• Ti tranzistorji igrajo pomembno vlogo v sedanji kemiji materialov in digitalnih zaslonih.
• TFT-ji se uporabljajo v tujini za različne aplikacije, kot so organske LED, ploski zasloni in druge elektronske naprave.
• TFT se pogosto uporabljajo kot senzorji v detektorjih rentgenskih žarkov.
• Naprave TFT najdemo v različnih aplikacijah zaznavanja.
• LCD zasloni TFT se uporabljajo v sistemih za video igre, projektorjih, navigacijskih sistemih, ročnih napravah, televizorjih, osebnih digitalnih pomočnikih in armaturnih ploščah v avtomobilih.

Torej, to je pregled tankoslojnega tranzistorja ali TFT, ki igra pomembno vlogo v sedanjih digitalnih zaslonih. Ti so naprednejši od običajnih MOSFET-jev, tako da ponujajo hitre odzivne čase in lahko tudi zadržijo električni naboj. Ti imajo široko paleto aplikacij v LCD-jih in trenutno se raziskovalci osredotočajo na razvoj novih vrst tankoslojnih tranzistorskih naprav. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je FET?