Plānās plēves tranzistors: struktūra, darbība, izgatavošanas process, kā savienot un tā lietojumprogrammas

RCA (Amerikas radio korporācija) bija pavadījusi daudzus gadus, eksperimentējot un izstrādājot tranzistorus. Lai gan pirmo plānās plēves patentu 1957. gadā izstrādāja RCA loceklis, proti, Džons Wallmars 1957. Pēc tam 1962. gadā parādījās virkne jauninājumu mikroelektronikas un pusvadītāju jomā, TFT jeb Thin Film Transistor. TFT izmanto šķidro kristālu displeji, lai uzlabotu attēla kvalitāti, piemēram, kontrastu un adresējamību. TFT ir uzlabota versija MOSFET jo tas izmanto plānas plēves. Šajā rakstā ir apskatīts ievads a plānslāņa tranzistors vai TFT – darbs ar lietojumprogrammām.

Kas ir plānslāņa tranzistors?

Plānas plēves tranzistora definīcija ir; FET vai lauka efekta tranzistora veids, ko izmanto katrā atsevišķā LCD pikselī ( šķidro kristālu displejs ), lai parādītu ekrāna informāciju ar augstu kontrastu, augstu spilgtumu un lielu ātrumu. Plānās plēves tranzistora simbols ir parādīts zemāk.

Plānās plēves tranzistora darbības princips

Šie plānās kārtiņas tranzistori darbojas kā atsevišķs slēdzis, kas ļauj pikseļiem ļoti ātri pielāgot pozīciju, lai tie ieslēgtos un izslēgtos daudz ātrāk. Šie tranzistori ir aktīvie elementi LCD ekrānos, kas ir sakārtoti matricas veidā, lai LCD varētu parādīt informāciju. Tos izmanto komerciālos displejos, piemēram, digitālajos radiogrāfijas detektoros, augšējos displejos un daudzās citās.

Plānās plēves tranzistora struktūra

TFT ir īpaša veida lauka efekta tranzistors, kas tiek izgatavots, vienkārši uzklājot aktīvā pusvadītāju slāņa plānas plēves, dielektrisko slāni un vārtu elektrodu slāni uz elastīga materiāla, kas pazīstams kā substrāts. Plānās plēves tranzistora struktūra ir parādīta zemāk.

TFT ietver dažādus slāņus, kas izgatavoti, izmantojot dažādus materiālus. Tātad katrā slānī izmantotie materiāli ir aplūkoti turpmāk.

Pirmais TFT slānis ir elastīgs substrāts, kas izgatavots no nelielu mikronu biezuma stikla, metāliem un polimēriem, piemēram, polietilēnterafalāta. Šis slānis darbojas kā pamats, kur tiek konstruēta elektroniskā ierīce.

Otrais slānis ir vārtu elektrods, kas izgatavots no alumīnija, zelta vai hroma, pamatojoties uz pielietojumu. Šis vārtu elektrods nodrošina signālu plānās kārtiņas pusvadītājam, kas izraisa kontaktu starp avotu un aizplūšanu.

Trešais slānis ir izolators, ko izmanto, lai izvairītos no elektriskā īssavienojuma starp diviem slāņiem, piemēram, pusvadītāju slāni un vārtu elektrodu.

Ceturtais slānis ir elektrodu slānis, kas ir izgatavots no dažādiem vadītājiem, piemēram, sudraba, hroma alumīnija vai zelta, un tiek vienkārši uzklāts uz pusvadītāju virsmām. Pat avota un drenāžas elektrodu pārklāšanai tiek izmantots indija alvas oksīds (ITO). Visa ierīce ir iekapsulēta keramikas vai polimēra materiālā.

Plānās plēves tranzistora ražošanas process

Tālāk ir apskatīti dažādi TFT izgatavošanas slāņi.

• Vispirms substrāta materiāls tiek ķīmiski notīrīts ar nepieciešamo skābi vai bāzi, lai likvidētu visus uz tā virsmas esošos norobežojumus.
• Pēc tam metāla vārtu elektrodi tiek vienkārši uzklāti uz pamatnes ar termiskās iztvaicēšanas procedūru. Keramikas/polimēru elektrodi tiek uzklāti ar tintes drukāšanas/iegremdēšanas pārklājuma procedūru.
• Izolācijas pārklājumi tiek vienkārši uzklāti uz vārtiem, izmantojot ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD) vai plazmas uzlabotās ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (PECVD) procesus.
• Pusvadītāju slāņi tiek vienkārši uzklāti ar iegremdēšanas pārklājumu, ja tas ir izsmidzināms vai polimēra pārklājums. Gan avots, gan drenāža ir līdzīga vārtu elektroda procedūrai – smidzināšanas/iegremdēšanas pārklājums vai termiskā iztvaicēšana atbilstoši piemērotiem maskas slāņiem.

Kā pieslēgt plānas plēves tranzistoru?

Plānās plēves tranzistora savienojuma shēma ir parādīta zemāk. Šajā piemērā izmantots p-veida pusvadītāju materiāls. Ja tas izmanto n-veida materiālu, tad polaritātes būs pretējas. Tranzistors darbojas, kad tranzistors ir nobīdīts, pieliekot negatīvu spriegumu starp iztukšošanas un avota kontaktiem (VDS).

Kad tranzistors ir izslēgts, starp avota un iztukšošanas kontaktiem lādiņš netiks uzkrāts. Tātad strāva nevar plūst starp avota un kanalizācijas kontaktiem. Lai ieslēgtu tranzistoru, vārtu spailei (VGS) tiek pievienots negatīvs nobīdes spriegums. Tātad lādiņu nesēji, piemēram, caurumi pusvadītājos, uzkrāsies uz vārtu izolāciju, lai izveidotu kanālu, kas ļauj strāvai (ID) plūst no kanalizācijas uz avotu.

Atšķirība b/w Thin Film Tranzistor Vs Mosfet

Atšķirība starp plānās plēves tranzistoriem un mosfetu ir šāda.

Kā plānslāņa tranzistors atšķiras no parasta tranzistors?

Plānas plēves tranzistors atšķiras no parastajiem tranzistoriem, jo; lielākā daļa parasto tranzistoru ir izgatavoti no ļoti tīra Si (silīcija) un Ge (germānija), un dažreiz tiek izmantoti daži citi pusvadītāju materiāli. Plānās plēves tranzistori (TFT) ir izgatavoti no dažāda veida pusvadītāju materiāliem, piemēram, silīcija, cinka oksīda vai kadmija selenīda. TFT ietver trīs spailes, piemēram, avots, vārti un notekas, turpretim parastajam tranzistoram ir bāze, emitētājs un kolektors.

Šie tranzistori darbojas kā slēdži, ļaujot pikseļiem ātri pielāgot stāvokli, lai tie ļoti ātri ieslēgtos un izslēgtos. Parastais tranzistors darbojas kā slēdzis vai pastiprinātājs.

Priekšrocības un trūkumi

The plānslāņa tranzistoru priekšrocības iekļaujiet tālāk norādīto.

• Viņi patērē mazāk enerģijas.
• Viņiem ir ātrāks reakcijas laiks.
• TFT ir galvenā loma digitālo displeju nozarē.
• Plānā plēve tranzistori ir elastīgas elektronikas galvenie elementi, kas tiek īstenoti uz ekonomiskiem pamatnēm
• Viņiem ir ātrs, augstāks un precīzs atbildes līmenis.
• TFT displejiem ir laba redzamība.
• TFT displeju fiziskais dizains ir lielisks.
• Tas samazina acu nogurumu.

The plānslāņa tranzistoru trūkumi iekļaujiet tālāk norādīto.

• Tie ir atkarīgi no fona apgaismojuma, lai nodrošinātu spilgtumu, nevis ģenerētu savu gaismu, tāpēc to fona apgaismojuma izkārtojumā ir nepieciešamas iebūvētas gaismas diodes.
• Ierobežota lietderība stikla paneļu dēļ.
• TFT moduļus var nolasīt tikai tad, kad gaismas diodes ir ieslēgtas.
• TFT var ļoti ātri izlādēt akumulatoru.
• TFT LCD ir dārgi salīdzinājumā ar tipiskiem vienkrāsainiem displejiem.

Lietojumprogrammas

The plānslāņa tranzistoru pielietojumi iekļaujiet tālāk norādīto.

• Plānās plēves tranzistors tiek plaši izmantots viedtālruņos, datoros, plakanā ekrāna displejos, personālajos ciparasistentos un videospēļu sistēmās.
• Vispazīstamākais plānslāņa tranzistoru lietojums ir TFT LCD,
• Šiem tranzistoriem ir nozīmīga loma pašreizējo materiālu ķīmijā un digitālajos displejos.
• TFT tiek izmantoti ārzemēs dažādās lietojumprogrammās, piemēram, organiskās gaismas diodes, plakanā paneļa displejos un citās elektroniskās ierīcēs.
• TFT plaši izmanto kā sensorus rentgena detektoros.
• TFT ierīces ir atrodamas dažādās sensoru lietojumprogrammās.
• TFT LCD tiek izmantoti videospēļu sistēmās, projektoros, navigācijas sistēmās, rokas ierīcēs, televizoros, personālajos digitālajos palīgos un automašīnu paneļos.

Tādējādi tas ir plānslāņa tranzistora pārskats vai TFT, kam ir nozīmīga loma pašreizējos digitālajos displejos. Tie ir uzlaboti līdz parastajiem MOSFET, tāpēc tie nodrošina ātru reakcijas laiku un spēj arī saglabāt elektrisko lādiņu. Tiem ir plašs lietojumu klāsts LCD, un pašlaik pētnieki koncentrējas uz jauna veida plānslāņa tranzistoru ierīču izstrādi. Šeit ir jautājums jums, kas ir FET?