Тонкопленочный транзистор: структура, работа, процесс изготовления, подключение и применение

RCA (Radio Corporation of America) провела много лет, экспериментируя и разрабатывая транзисторы. Хотя первый патент на тонкую пленку был разработан в 1957 году членом RCA, а именно Джоном Уоллмаром, в 1957 году. После этого в 1962 году появился ряд разработок в области микроэлектроники и полупроводников, TFT или тонкопленочный транзистор. жидкокристаллические дисплеи для улучшения качества изображения, например контрастности и адресуемости. TFT — это улучшенная версия МОП-транзистор потому что он использует тонкие пленки. В этой статье обсуждается введение в тонкопленочный транзистор или TFT — работа с приложениями.

Что такое тонкопленочный транзистор?

Определение тонкопленочного транзистора: тип полевого транзистора или полевого транзистора, который используется в каждом отдельном пикселе ЖК-дисплея ( жидкокристаллический дисплей ) для отображения информации на экране с высокой контрастностью, высокой яркостью и высокой скоростью. Символ тонкопленочного транзистора показан ниже.

Принцип работы тонкопленочного транзистора

Эти тонкопленочные транзисторы работают как отдельный переключатель, который позволяет пикселям очень быстро регулировать положение, заставляя их включаться и выключаться намного быстрее. Эти транзисторы являются активными элементами ЖК-дисплеев, которые расположены в матричной форме, чтобы ЖК-дисплей мог отображать информацию. Они используются в коммерческих дисплеях, таких как цифровые детекторы рентгенографии, проекционные дисплеи и многое другое.

Структура тонкопленочного транзистора

TFT — это особый тип полевого транзистора, который изготавливается путем простого осаждения тонких пленок активного полупроводникового слоя, диэлектрического слоя и слоя электрода затвора на гибкий материал, известный как подложка. Структура тонкопленочного транзистора показана ниже.

TFT включает в себя различные слои, изготовленные из разных материалов. Итак, материалы, используемые в каждом слое, обсуждаются ниже.

Первый слой TFT представляет собой гибкую подложку, изготовленную из стекла толщиной в несколько микрон, металлов и полимеров, таких как полиэтилентерефалат. Этот слой действует как основа, на которой строится электронное устройство.

Второй слой представляет собой электрод затвора, который состоит из алюминия, золота или хрома в зависимости от применения. Этот электрод затвора подает сигнал на тонкопленочный полупроводник, который запускает контакт между истоком и стоком.

Третий слой представляет собой изолятор, который используется для предотвращения короткого замыкания между двумя слоями, такими как полупроводниковый слой и электрод затвора.

Четвертый слой представляет собой электродный слой, который состоит из различных проводников, таких как серебро, хром, алюминий или золото, и просто наносится на полупроводниковые поверхности. Даже для токопроводящего покрытия электродов истока и стока используется оксид индия-олова (ITO). Все устройство заключено в керамический или полимерный материал.

Процесс изготовления тонкопленочных транзисторов

Различные слои изготовления TFT обсуждаются ниже.

• Во-первых, материал подложки химически очищается необходимой кислотой или основанием, чтобы удалить все загрязнения, которые удерживаются на его поверхности.
• После этого металлические затворные электроды просто наносятся на подложку с помощью процедуры термического испарения. Керамические/полимерные электроды наносятся методом струйной печати/покрытия погружением.
• Изоляционные покрытия просто наносятся на ворота с помощью процессов химического осаждения из паровой фазы (CVD) или химического осаждения из паровой фазы с плазменным усилением (PECVD).
• Полупроводниковые слои просто осаждаются погружением, если это напыление или полимерное покрытие. Как исток, так и сток аналогичны процедуре электрода затвора – напыление/окунание или термическое испарение в соответствии с требованиями соответствующих слоев маски.

Как подключить тонкопленочный транзистор?

Схема подключения тонкопленочного транзистора показана ниже. В этом примере используется полупроводниковый материал р-типа. Если в нем используется материал n-типа, то полярность будет противоположной. Транзистор работает, когда транзистор смещен за счет подачи отрицательного напряжения между контактами стока и истока (VDS).

Когда транзистор закрыт, между контактами истока и стока не накапливается заряд. Таким образом, ток не может течь между контактами истока и стока. Для включения транзистора на вывод затвора (VGS) подается отрицательное напряжение смещения. Таким образом, носители заряда, такие как дырки в полупроводниках, будут накапливаться в изоляции затвора, создавая канал, который позволяет току (ID) течь от стока к истоку.

Отличие ч/б тонкопленочного транзистора от мосфета

Разница между тонкопленочными транзисторами и MOSFET заключается в следующем.

Чем тонкопленочный транзистор отличается от обычного транзистора?

Тонкопленочный транзистор отличается от обычного транзистора, потому что; большинство обычных транзисторов изготавливаются из очень чистого Si (кремний) и Ge (германий), а иногда используются некоторые другие полупроводниковые материалы. Тонкопленочные транзисторы (TFT) изготавливаются из различных полупроводниковых материалов, таких как кремний, оксид цинка или селенид кадмия. TFT включает в себя три вывода, такие как исток, затвор и сток, тогда как обычный транзистор включает в себя базу, эмиттер и коллектор.

Эти транзисторы действуют как переключатели, позволяя пикселям быстро регулировать состояние, заставляя их очень быстро включаться и выключаться. Обычный транзистор действует как переключатель или усилитель.

Преимущества и недостатки

Преимущества тонкопленочных транзисторов включая следующее.

• Они потребляют меньше энергии.
• У них более быстрое время реакции.
• TFT играют ключевую роль в индустрии цифровых дисплеев.
• Тонкая пленка транзисторы ключевые элементы гибкой электроники, реализованные на экономичных подложках
• У них быстрая, высокая и точная скорость отклика.
• Дисплеи на основе TFT имеют четкую видимость.
• Физический дизайн дисплеев на основе TFT превосходен.
• Это снижает нагрузку на глаза.

недостатки тонкопленочных транзисторов включая следующее.

• Они зависят от подсветки, чтобы обеспечить яркость, а не генерировать собственный свет, поэтому им нужны встроенные светодиоды в их устройстве подсветки.
• Ограниченная полезность из-за стеклянных панелей.
• Модули TFT могут быть прочитаны только тогда, когда горят светодиоды.
• TFT могут очень быстро разрядить батарею.
• ЖК-дисплеи TFT дороже обычных монохромных дисплеев.

Приложения

Применение тонкопленочных транзисторов включая следующее.

• Тонкопленочные транзисторы широко используются в смартфонах, компьютерах, плоских дисплеях, персональных цифровых помощниках и системах видеоигр.
• Самое известное применение тонкопленочных транзисторов — ЖК-дисплеи на тонкопленочных транзисторах.
• Эти транзисторы играют важную роль в современной химии материалов и цифровых дисплеях.
• TFT используются за границей в ряде приложений, таких как органические светодиоды, плоские дисплеи и другие электронные устройства.
• TFT широко используются в качестве датчиков в детекторах рентгеновского излучения.
• Устройства TFT используются в различных сенсорных приложениях.
• ЖК-дисплеи TFT используются в системах видеоигр, проекторах, навигационных системах, портативных устройствах, телевизорах, персональных цифровых помощниках и приборных панелях в автомобилях.

Таким образом, это обзор тонкопленочного транзистора или TFT, который играет важную роль в современных цифровых дисплеях. Они усовершенствованы по сравнению с обычными полевыми МОП-транзисторами, поэтому они обеспечивают быстрое время отклика, а также способны удерживать электрический заряд. Они имеют широкий спектр применения в ЖК-дисплеях, и в настоящее время исследователи концентрируются на разработке новых типов тонкопленочных транзисторных устройств. Вот вопрос к вам, что такое FET?