RCA (Radio Corporation of America) oli palju aastaid veetnud transistore katsetades ja arendades. Kuigi esimese õhukese kile patendi töötas välja 1957. aastal RCA liige, nimelt John Wallmar 1957. Pärast seda tekkis 1962. aastal mikroelektroonika ja pooljuhtide valdkonnas mitmeid arendusi, TFT ehk Thin Film Transistor. TFT-d kasutatakse vedelkristallkuvarid, et parandada pildikvaliteeti, nagu kontrast ja adresseeritavus. TFT on täiustatud versioon MOSFET sest see kasutab õhukesi kilesid. Selles artiklis käsitletakse sissejuhatust a õhukese kilega transistor või TFT – rakendustega töötamine.
Mis on õhukese kile transistor?
Õhukese kile transistori määratlus on; FET-i või väljatransistori tüüp, mida kasutatakse vedelkristallekraani igas üksikus pikslis ( vedelkristallekraan ), et kuvada ekraaniteavet suure kontrasti, suure heledusega ja suure kiirusega. Õhukese kilega transistori sümbol on näidatud allpool.
Õhukese kilega transistori tööpõhimõte
Need õhukese kilega transistorid töötavad nagu individuaalne lüliti, mis võimaldab pikslitel väga kiiresti asendit reguleerida, et need palju kiiremini sisse ja välja lülituda. Need transistorid on LCD-de aktiivsed elemendid, mis on paigutatud maatriksi kujul, et LCD saaks teavet kuvada. Neid kasutatakse kaubanduslikes kuvarirakendustes, nagu digitaalsed radiograafiadetektorid, esiekraanid ja palju muud.
Õhukese kilega transistori struktuur
TFT on väljatransistoride eritüüp, mis on valmistatud aktiivse pooljuhtkihi õhukeste kilede, dielektrilise kihi ja paisuelektroodikihi lihtsalt sadestamisel elastsele materjalile, mida nimetatakse substraadiks. Õhukese kilega transistori struktuur on näidatud allpool.
TFT sisaldab erinevaid kihte, mis on valmistatud erinevatest materjalidest. Niisiis, allpool käsitletakse igas kihis kasutatud materjale.
Esimene TFT kiht on painduv substraat, mis on valmistatud väikese mikroni paksusest klaasist, metallidest ja polümeeridest, nagu polüetüleenterafalaat. See kiht toimib alusena, kus elektroonikaseade on ehitatud.
Teine kiht on paisuelektrood, mis on vastavalt rakendusele valmistatud alumiiniumist, kullast või kroomist. See paisuelektrood annab õhukese kilega pooljuhile signaali, mis käivitab kontakti allika ja äravoolu vahel.
Kolmas kiht on isolaator, mida kasutatakse elektriliste lühiste vältimiseks kahe kihi, näiteks pooljuhtkihi ja paisuelektroodi vahel.
Neljas kiht on elektroodikiht, mis on valmistatud erinevatest juhtidest nagu hõbe, kroomalumiinium või kuld ja mis kantakse lihtsalt pooljuhtpindadele. Isegi lähte- ja äravooluelektroodide katmiseks kasutatakse indiumtinaoksiidi (ITO). Kogu seade on kapseldatud keraamilisse või polümeermaterjali.
Õhukese kilega transistori valmistamise protsess
TFT valmistamise erinevaid kihte käsitletakse allpool.
- Esiteks puhastatakse substraadi materjal keemiliselt vajaliku happe või alusega, et kõrvaldada kõik selle pinnal olevad kaitsed.
- Pärast seda sadestatakse Metallic värava elektroodid termilise aurustamise protseduuriga lihtsalt substraadile. Keraamilised/polümeersed elektroodid kantakse tindiprinteri/kastmiskatmise protseduuriga.
- Isolatsioonikatted kantakse lihtsalt väravale keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) või plasma tõhustatud keemilise aurustamise-sadestamise (PECVD) protsessidega.
- Pooljuhtkihid kaetakse lihtsalt kastmiskattega, kui tegemist on pihustus- või polümeerkattega. Nii allikas kui ka äravool on sarnased väravaelektroodi protseduuriga – pihustamine/kastmine või termiline aurustamine vastavalt sobivatele maskikihtidele.
Kuidas ühendada õhukese kilega transistor?
Õhukese kilega transistori ühendusskeem on näidatud allpool. Selles näites kasutatakse p-tüüpi pooljuhtmaterjali. Kui see kasutab n-tüüpi materjali, on polaarsused vastupidised. Transistor töötab, kui transistor on eelpingestatud, rakendades äravoolu- ja allikakontaktide (VDS) vahel negatiivset pinget.
Kui transistor on välja lülitatud, ei kogune allika ja äravoolu kontaktide vahele laengut. Seega ei saa allika ja äravoolu kontaktide vahel voolu voolata. Transistori sisselülitamiseks rakendatakse väravaklemmile (VGS) negatiivne eelpinge. Seega kogunevad laengukandjad nagu pooljuhtides olevad augud värava isolatsiooni külge, et luua kanal, mis võimaldab voolul (ID) voolata äravoolust allikani.
Erinevus must/valge õhukese kile transistor vs Mosfet
Erinevus õhukese kilega transistoride ja mosfeti vahel hõlmab järgmist.
|
Õhukese kilega transistor |
MOSFET |
| TFT tähistab Thin Film Transistor. | MOSFET tähistab metalloksiidi pooljuhtväljatransistori. |
| Omamoodi väljatransistor, kus elektrit juhtiv kiht moodustatakse õhukese kile asetamisega dielektrilise substraadi peale. | Värava ja kanali vahele on paigutatud omamoodi väljatransistor, kus on õhuke ränioksiidi kiht.
|
| TFT-de valmistamiseks kasutatakse erinevaid pooljuhtmaterjale, nagu kaadmiumseleniid, tsinkoksiid ja räni. | MOSFETi valmistamiseks kasutatud materjalid on; ränikarbiid, polükristalliline räni ja kõrge kalorsusega dielektrik. |
| TFT-sid kasutatakse LCD-ekraanidel üksikute lülititena, võimaldades pikslitel tingimusi kiiresti muuta, et need väga kiiresti sisse ja välja lülituksid. | MOSFETe kasutatakse pingete lülitamiseks või võimendamiseks ahelates. |
| TFT-sid kasutatakse peamiselt LCD-ekraanides. | Neid kasutatakse autotööstuses, tööstuses ja sidesüsteemides. |
Kuidas õhukese kile transistor erineb tavalisest transistorist?
Õhukese kilega transistor erineb tavalisest transistorist, kuna; enamik tavalisi transistore on valmistatud väga puhta Si (räni) & Ge (germaaniumi) abil ning mõnikord kasutatakse ka mõnda muud pooljuhtmaterjali. Õhukesekihilised transistorid (TFT-d) on valmistatud erinevat tüüpi pooljuhtmaterjalidest, nagu räni, tsinkoksiid või kaadmiumseleniid. TFT sisaldab kolme terminali, nagu allikas, värav ja äravool, samas kui tavaline transistor sisaldab alust, emitterit ja kollektorit.
Need transistorid toimivad lülititena, võimaldades pikslitel olekut kiiresti reguleerida, et need väga kiiresti sisse ja välja lülituksid. Tavaline transistor toimib lüliti või võimendina.
Eelised ja miinused
The õhukese kile transistoride eelised sisaldama järgmist.
- Nad tarbivad vähem energiat.
- Neil on kiirem reaktsiooniaeg.
- TFT-d mängivad digitaalkuvatööstuses võtmerolli.
- Õhuke film transistorid on paindliku elektroonika põhielemendid, mida rakendatakse säästlikele aluspindadele
- Neil on kiire, kõrgem ja täpne reageerimismäär.
- TFT-põhistel ekraanidel on terav nähtavus.
- TFT-põhiste kuvarite füüsiline disain on suurepärane.
- See vähendab silmade pinget.
The õhukese kile transistoride puudused sisaldama järgmist.
- Nad sõltuvad heleduse andmiseks taustvalgustusest, selle asemel et luua oma valgust, seega vajavad nad oma taustvalgustuse paigutusse sisseehitatud LED-e.
- Kasulikkus piiratud klaaspaneelide tõttu.
- TFT-de mooduleid saab lugeda ainult siis, kui LED-tuled on sisse lülitatud.
- TFT-d võivad aku väga kiiresti tühjendada.
- TFT LCD-d on tavaliste ühevärviliste ekraanidega võrreldes kallid.
Rakendused
The õhukese kile transistoride rakendused sisaldama järgmist.
- Õhukese kilega transistorit kasutatakse laialdaselt nutitelefonides, arvutites, lameekraanidel, personaaldigiassistentides ja videomängusüsteemides.
- Tuntuim õhukese kilega transistori rakendus on TFT LCD-des,
- Need transistorid mängivad olulist rolli praeguste materjalide keemias ja digitaalkuvarites.
- TFT-sid kasutatakse välismaal mitmesugustes rakendustes, nagu orgaanilised LED-id, lameekraanid ja muud elektroonilised seadmed.
- TFT-sid kasutatakse röntgendetektorites laialdaselt anduritena.
- TFT-seadmeid leidub erinevates andurirakendustes.
- TFT LCD-ekraane kasutatakse videomängusüsteemides, projektorites, navigatsioonisüsteemides, pihuseadmetes, telerites, personaaldigitaalsetes assistentides ja autode armatuurlaudades.
Seega on see õhukese kilega transistori ülevaade või TFT, mis mängib praegustes digitaalkuvarites olulist rolli. Need on täiustatud tavapärastele MOSFET-idele, nii et need pakuvad kiiret reageerimisaega ja suudavad säilitada ka elektrilaengut. Neil on vedelkristallekraanides lai valik rakendusi ja praegu keskenduvad teadlased uut tüüpi õhukese kilega transistorseadmete väljatöötamisele. Siin on teile küsimus, mis on FET?
