「S8050」什么是隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管,工作原理解析

型號(hào)：S8050(1500mA,25V)

封裝：TO-92/SOT-23

品牌：壹芯微|類型：晶體管TRANSISTORS

多種封裝 尺寸不同 參數(shù)一致 免費(fèi)樣品 歡迎咨詢

一、隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管是什么

隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管（TFET）與其他的mos管想對(duì)比，其S可以突破60mV/decade的限制，而且TFET的Ioff非常低，所以TFET的工作電壓可以進(jìn)一步地降低。

除了使用多柵結(jié)構(gòu)提高器件的柵控能力和S小于60mV/decade的TFET，另一種減小集成電路功耗的方法是降低晶體管的工作電壓Vdd。傳統(tǒng)的MOSFET等比例縮小原則假設(shè)閾值電壓也能等比例的縮小，但是實(shí)際上閾值電壓并不遵循這樣的原則。所以持續(xù)地減小工作電壓必然會(huì)導(dǎo)致柵極的驅(qū)動(dòng)能力（Vdd-Vth）降低。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)能力降低時(shí)，器件的驅(qū)動(dòng)電流Ion會(huì)減小。Ion的減小使器件的延遲（t=CVdd/Ion）增加或者器件的開關(guān)速度減小。由于InAs和GaAs的電子遷移率高于Si的電子遷移率，Ge和InSb的空穴遷移率高于Si的空穴遷移率，如果選用上述高遷移率的材料作為器件的溝道材料可以緩解（Vdd-Vth）的降低帶來的Ion減小，所以在高速度和低功耗的集成電路中，III-V材料和Ge都是很有前景的器件溝道材料。

晶體管的發(fā)展

1. 真空三極管

1939年2月,Bell實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn),硅p_n結(jié)的誕生。1942年,普渡大學(xué)Lark_Horovitz領(lǐng)導(dǎo)的課題組中一個(gè)名叫Seymour Benzer的學(xué)生,發(fā)現(xiàn)鍺單晶具有其它半導(dǎo)體所不具有的優(yōu)異的整流性能。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)滿足了美國政府的要求,也為隨后晶體管的發(fā)明打下了伏筆 。

2. 點(diǎn)接觸晶體管

1945年二戰(zhàn)結(jié)束,Shockley等發(fā)明的點(diǎn)接觸晶體管成為人類微電子革命的先聲。為此,Shockley為Bell遞交了第一個(gè)晶體管的專利申請(qǐng)。最終還是獲得了第一個(gè)晶體管專利的授權(quán) 。

3. 雙極型與單極型晶體管

Shockley在雙極型晶體管的基礎(chǔ)上,于1952年進(jìn)一步提出了單極結(jié)型晶體管的概念,即今天所說的結(jié)型晶體管。其結(jié)構(gòu)與pnp或npn雙極型晶體管類似,但在p_n材料的界面存在一個(gè)耗盡層,以使柵極與源漏導(dǎo)電溝道之間形成一個(gè)整流接觸。同時(shí)兩端的半導(dǎo)體作為柵極。通過柵極調(diào)節(jié)源漏之間電流的大小 。

4. 硅晶體管

仙童半導(dǎo)體由一個(gè)幾人的公司成長為一個(gè)擁有12000個(gè)職工的大企業(yè) 。

5. 集成電路

在1954年硅晶體管發(fā)明之后,晶體管的巨大應(yīng)用前景已經(jīng)越來越明顯。科學(xué)家的下一個(gè)目標(biāo)便是如何進(jìn)一步把晶體管、導(dǎo)線及其它器件高效地連接起來 。

6. 場(chǎng)效應(yīng)晶體管與MOS管

1961年,MOS管的誕生。1962年,在RCA器件集成研究組工作的Stanley, Heiman和Hofstein等發(fā)現(xiàn),可以通過擴(kuò)散與熱氧化在Si基板上形成的導(dǎo)電帶、高阻溝道區(qū)以及氧化層絕緣層來構(gòu)筑晶體管,即MOS管 。

英特爾公司在創(chuàng)立之初,目光仍然集中在內(nèi)存條上。Hoff把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上,再加上存儲(chǔ)器;這就是世界上的第一片微處理器—4004(1971年)。4004的誕生標(biāo)志著一個(gè)時(shí)代的開始,隨后英特爾在微處理器的研究中一發(fā)不可收拾,獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷  。

1989年,英特爾推出了80486處理器。1993年,英特爾研制成功新一代處理器,本來按照慣常的命名規(guī)律是80586。1995年英特爾推出Pentium_Pro。1997年英特爾發(fā)布了PentiumII處理器。1999年英特爾發(fā)布了Pentium III處理器。2000年發(fā)布了Pentium 4處理器 。

二、隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理

隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Tunneling Field-Effect Transistor或者TFET）的工作原理是帶間隧穿（Band-to-band tunneling或者BTBT）。BTBT最早由Zener在1934年提出來。pn結(jié)在反偏狀態(tài)下，當(dāng)n區(qū)導(dǎo)帶中某些未被電子占據(jù)的空能態(tài)與p區(qū)價(jià)帶中某些被電子占據(jù)的能態(tài)具有相同的能量，而且勢(shì)壘區(qū)很窄時(shí)，電子會(huì)從p區(qū)價(jià)帶隧穿到n區(qū)導(dǎo)帶。

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