长沙双极晶体管

时间:2020年06月17日 来源:

晶体管密度惊人!台积电3nm细节曝光:2.5亿晶体管/mm 能耗性能大幅提升    *


台积电首席执行官确认3nm节点的开发正在按计划进行,计划于2021年进行风险生产,并于2022年下半年开始批量生产。此外,台积电决定3nm采用FinFET晶体管技术。


性能提升上,台积电5nm较7nm性能提升15%,能耗提升30%,而3nm较5nm性能提升7%,能耗提升15%。


3nm制程是半导体产业历年比较大手笔投资,更是**争霸的关键战役。据了解,台积电3nm工艺总投资高达1.5万亿新台币,约合500亿美元,光是建厂就至少200亿美元了。


高电子迁移率晶体管(HEMT)与任何其他FET一样工作。长沙双极晶体管

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2.单结晶体管的特性——伏安特性


单结晶体管的伏安特性,是指在单结晶体管的e、b1极之间加一个正电压Ue,在b2、b1极之间加一个正电压Ubb,其发射极电流Ie与发射极电压Ue的关系曲线。


由单结晶体管的伏安特性曲线可见:


(1)当发射极所加的电压Ue<Up(峰点电压,约6~8V)时,单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流,即曲线的AP段。此时,单结晶体管是处于截止状态的,其e、b1极之间的等效阻值非常大,e、b1极之间相当于一个断开的开关。


(2)当发射极所加的电压Ue越过Up峰点电压后,单结晶体管开始导通,随着导通电流Ie的增加,其e极对地的电压Ue是不断下降的,即曲线的PV段。在曲线的PV段,其动态的电阻值是负值的,这一区间又叫负阻区。负阻区是一个过渡区,时间很短,随着Ie电流的增加,电压Ue将很快达到谷点电压Uv。


(3)当Ie增加到谷点电压所对应的电流,即谷点电流Iv之后,Ue将随Ie的增加而增加,即曲线的VB段,其动态电阻是正值的,这一区间又称为饱和区。单结晶体管工作在饱和区时,其e、b1极之间的等效阻值非常小,e、b1极之间相当于一个闭合的开关。


综上所述,单结晶体管的e、b1极之间,相当于一个受发射极电压Ue控制的开关,故可以用来作振荡元件。


遂宁参数晶体管金属半导体场效应晶体管(MESFET)之所以被称为这个名称是因为栅极接触是由金属 - 半导体结形成的。

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什么是三极管?


三极管,全称为半导体三极管、双极型晶体管或者晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。


三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的**元件。晶体三极管是一种三端器件,内部含有两个相距很近的PN结(发射结和集电结),两个PN结加上不同极性、不同大小的偏置电压时,晶体三极管呈现不同的特性和功能。



晶体三极管由于结构不同,可以分为NPN型三极管和PNP型三极管,NPN型三极管和PNP型三极管的逻辑符号

从1954年到2019年晶体管的学习曲线


图2显示了学习曲线的工作原理,纵轴是每单位生产成本的对数,产品可以是商品或服务,是可以由从事同样劳作,或制造同样产品中反复获益的任何东西。公布的学习曲线通常使用单位产品收益,因为企业不愿透露成本数据。然而,这些公司知道自己的成本,从半导体行业的历史来看,它们利用这些数据进行战略定位,以赢得竞争。学习曲线的横轴是以往生产的产品或服务累计量的对数(归一化值)。学习曲线是一条斜率向下的直线。随着更多的经验或“学习”,单位成本单调下降。由于学习曲线是一个对数(“log/log”)图。在**初,当少量累积量在短时间内翻倍时,数据呈一条直线。随着时间的推移,直线向右移动的速度会变慢,因为需要更长的时间才能使累计量翻倍。每次生产累积量增加一倍,单位成本会减少一个固定百分比。不同产品所占百分比不同,但半导体等行业的各种产品所占百分比往往类似。



利用上千万颗晶体管,怎样制出一颗芯片?

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多闸极晶体管的载子通道受到接触各平面的闸极控制。因此提供了一个更好的方法可以控制漏电流。由于多闸极晶体管有更高的本征增益和更低的沟道调制效应,在类比电路领域也能够提供更好的效能。如此可以减少耗电量以及提升芯片效能。立体的设计也可以提高晶体管密度,进而发展需要高密度晶体管的微机电领域。


与平面CMOS(互补金属氧化物半导体)技术相比,FinFET器件具有明显更快的开关时间和更高的电流密度。FinFET是一种非平面晶体管或“ 3D”晶体管。它是现代纳米电子半导体器件制造的基础。


2011年,英特尔将之用于22nm工艺的生产,正式走向商业化。从2014年开始,14nm(或16nm)的主要代工厂(台积电,三星,GlobalFoundries)开始采用FinFET设计。在接下来的发展过程中,FinFET也成为了14 nm,10 nm和7 nm工艺节点的主要栅极设计。



单结晶体管的内部结构、等效电路、图形符号如图1所示。成都NPN晶体管

晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用无触点开关。长沙双极晶体管

单结晶体管型号命名方式

单结晶体管封装及引脚识别

单结晶体管采用金属直插封装,在其引脚端有引脚识别标志。面向引脚,靠近凸起的为发射极E,逆时针方向分别为第二基极B2和***基极B1。

单结晶体管实物

单结晶体管引脚排序

单结晶体管应用电路

以电子驱蚊器电路为例,了解单结晶体管的应用。

超声波驱蚊器电路


以上为单结晶体管BT33构成的电子驱蚊器电路图,其工作原理为:

当电源开关SW闭合后,电池正极通过可调电阻RP和固定电阻R1向电容C1充电,当C1两端电压达到BT33的峰点电压时,单结晶体管导通,此时C1会通过电阻R3放电,单结晶体管截止;

电池正极再次通过电阻向C1充电,当电压达到峰点电压后,晶体管再次导通。如此反复形成震荡,震荡频率由电阻RP和电容C1的值决定;


震荡信号经过电容C2耦合之后加到三极管VT2的基极,经VT2放大后,经电容C3耦合驱动压电陶瓷片发出超声波来达到驱蚊的效果。




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