Танки филмски транзистор: структура, рад, процес производње, како се повезати и његове примене

РЦА (Радио Цорпоратион оф Америца) је провела много година експериментишући и развијајући транзисторе. Иако је први патент за танки филм развио 1957. члан РЦА, наиме Јохн Валлмар 1957. Након тога, низ развоја у области микроелектронике и полупроводника, ТФТ или Тхин Филм Трансистор се појавио 1962. ТФТ се користи у дисплеји са течним кристалима за побољшање квалитета слике као што су контраст и адресабилност. ТФТ је побољшана верзија МОСФЕТ јер користи танке филмове. Овај чланак говори о уводу у а танкослојни транзистор или ТФТ – рад са апликацијама.

Шта је танкослојни транзистор?

Дефиниција транзистора танког филма је; тип ФЕТ-а или транзистора са ефектом поља који се користи у сваком појединачном пикселу ЛЦД-а ( дисплеј са течним кристалима ) за приказ информација на екрану са високим контрастом, великом осветљеношћу и великом брзином. Симбол танкослојног транзистора је приказан испод.

Принцип рада танкослојног транзистора

Ови транзистори танког филма раде као појединачни прекидач који омогућава пикселима да врло брзо подесе положај како би се укључили и искључили много брже. Ови транзистори су активни елементи унутар ЛЦД-а који су распоређени у матричном облику тако да ЛЦД може да прикаже информације. Они се користе у комерцијалним апликацијама за приказ као што су детектори дигиталне радиографије, хеад-уп дисплеји и још много тога.

Структура танкослојног транзистора

ТФТ је посебан тип транзистора са ефектом поља који се прави једноставним наношењем танких филмова активног полупроводничког слоја, диелектричног слоја и слоја гејт електроде на флексибилан материјал познат као супстрат. Структура транзистора танког филма је приказана испод.

ТФТ укључује различите слојеве који су направљени коришћењем различитих материјала. Дакле, материјали који се користе у сваком слоју су разматрани у наставку.

Први слој ТФТ-а је флексибилна подлога која је направљена од стакла дебљине малих микрона, метала и полимера као што је полиетилентерафалат. Овај слој служи као основа на којој се конструише електронски уређај.

Други слој је електрода капије која се састоји од алуминијума, злата или хрома у зависности од апликације. Ова гејт електрода даје сигнал танком филму полупроводника који покреће контакт између извора и одвода.

Трећи слој је изолатор који се користи за избегавање електричног кратког споја између два слоја као што су слој полупроводника и електрода капије.

Четврти слој је слој електроде који је направљен од различитих проводника као што су сребро, хром алуминијум или злато и једноставно се наноси преко полупроводних површина. Чак и за проводно облагање изворних и одводних електрода користи се индијум калај оксид (ИТО). Цео уређај је инкапсулиран у керамичком или полимерном материјалу.

Процес израде танкослојног транзистора

Различити слојеви ТФТ производње су размотрени у наставку.

• Прво, материјал супстрата се хемијски чисти потребном киселином или базом како би се елиминисали сви садржаји који се држе на његовој површини.
• Након тога, металне електроде се једноставно наносе на подлогу поступком термичког испаравања. Керамичке/полимерне електроде се наносе поступком инкјет штампе/потапања.
• Изолациони премази се једноставно наносе на капију помоћу процеса хемијског таложења паре (ЦВД) или плазмом побољшаног хемијског таложења паре (ПЕЦВД).
• Полупроводнички слојеви се једноставно наносе премазом потапањем ако је у питању спреј или полимерни премаз. И извор и одвод су слични процедури гејт електроде – премазивање спрејом/потапањем или термичко испаравање како то захтевају одговарајући слојеви маске.

Како спојити танкослојни транзистор?

Дијаграм повезивања танкослојног транзистора је приказан испод. Овај пример користи полупроводнички материјал п-типа. Ако користи материјал н-типа, онда ће поларитети бити супротни. Транзистор ради када је транзистор пристрасан применом негативног напона између контаката одвода и извора (ВДС).

Када је транзистор искључен, неће се акумулирати пуњење између контаката извора и одвода. Дакле, струја не може да тече између контаката извора и одвода. Да бисте укључили транзистор, негативни напон биас се примењује на терминал капије (ВГС). Дакле, носачи набоја попут рупа у полупроводницима ће се акумулирати до изолације капије да би створили канал који омогућава струји (ИД) да тече од одвода до извора.

Разлика ц/б танкослојног транзистора против мосфета

Разлика између транзистора танког филма и мосфета укључује следеће.

Како се танкослојни транзистор разликује од нормалног транзистора?

Танкофилни транзистор је другачији у поређењу са нормалним транзистором јер; већина нормалних транзистора је направљена од веома чистог Си (силицијума) и Ге (германијум), а понекад се користе и неки други полупроводнички материјали. Танкофилни транзистори (ТФТ) се праве од различитих врста полупроводничких материјала као што су силицијум, цинк оксид или кадмијум селенид. ТФТ укључује три терминала као што су извор, капија и одвод, док нормални транзистор укључује базу, емитер и колектор.

Ови транзистори се понашају као прекидачи тако што омогућавају пикселима да брзо прилагоде стање како би се брзо укључили и искључили. Нормални транзистор делује као прекидач или појачало.

Предности и мане

Тхе предности танкослојних транзистора укључи следеће.

• Они троше мање енергије.
• Имају брже време реакције.
• ТФТ-ови играју кључну улогу у индустрији дигиталних дисплеја.
• Танак филм транзистори су кључни елементи флексибилне електронике који се имплементирају на економичне подлоге
• Имају брзе, веће и тачне стопе одговора.
• Екрани засновани на ТФТ-у имају оштру видљивост.
• Физички дизајн ТФТ екрана је одличан.
• Смањује напрезање очију.

Тхе недостаци танкослојних транзистора укључи следеће.

• Они зависе од позадинског осветљења да дају осветљеност уместо да генеришу сопствено светло, тако да су им потребне уграђене ЛЕД диоде у њиховом распореду позадинског осветљења.
• Ограничена употреба због стаклених облога.
• Модули ТФТ-а се могу читати само када су ЛЕД диоде укључене.
• ТФТ-ови могу врло брзо да испразне батерију.
• ТФТ ЛЦД екрани су скупи у поређењу са типичним монохроматским екранима.

Апликације

Тхе примене танкослојних транзистора укључи следеће.

• Танкофилмски транзистор се широко користи у паметним телефонима, рачунарима, екранима са равним екраном, личним дигиталним асистентима и системима за видео игре.
• Најпознатија апликација транзистора танког филма је у ТФТ ЛЦД-има,
• Ови транзистори играју значајну улогу у садашњој хемији материјала и дигиталним дисплејима.
• ТФТ се користе у иностранству у низу апликација као што су органске ЛЕД диоде, равни екрани и други електронски уређаји.
• ТФТ се широко користе као сензори унутар рендгенских детектора.
• ТФТ уређаји се налазе у различитим апликацијама сензора.
• ТФТ ЛЦД екрани се користе у системима за видео игре, пројекторима, навигационим системима, ручним уређајима, телевизорима, личним дигиталним асистентима и контролним таблама у аутомобилима.

Дакле, ово је преглед танкослојног транзистора или ТФТ који игра значајну улогу у садашњим дигиталним дисплејима. Они су напредни у односу на конвенционалне МОСФЕТ-ове тако да нуде брзо време одзива и такође могу да задрже електрични набој. Они имају широк спектар примена у ЛЦД екранима и тренутно се истраживачи концентришу на развој нових типова танкослојних транзисторских уређаја. Ево питања за вас, шта је ФЕТ?