Tunnfilmstransistor: struktur, bearbetning, tillverkningsprocess, hur man ansluter och dess tillämpningar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





RCA (Radio Corporation of America) hade ägnat många år åt att experimentera och utveckla transistorer. Även om det första tunnfilmspatentet utvecklades 1957 av en medlem av RCA, nämligen John Wallmar 1957. Efter det, en serie utvecklingar inom området mikroelektronik och halvledare, uppstod TFT eller Thin Film Transistor 1962. En TFT används i flytande kristallskärmar för att förbättra bildkvaliteter som kontrast och adresserbarhet. TFT är en förbättrad version av MOSFET eftersom den använder tunna filmer. Den här artikeln diskuterar introduktionen till en tunnfilmstransistor eller TFT – arbeta med applikationer.


Vad är en tunnfilmstransistor?

En tunnfilmstransistordefinition är; en typ av FET eller fälteffekttransistor som används i varje enskild pixel på en LCD ( LCD-skärm ) för att visa skärminformationen med hög kontrast, hög ljusstyrka och hög hastighet. Tunnfilmstransistorsymbolen visas nedan.



  TFT-symboler
TFT-symboler

Arbetsprincip för tunnfilmstransistor

Dessa tunnfilmstransistorer fungerar som en individuell omkopplare som gör att pixlarna kan justera positionen mycket snabbt för att få dem att slå på och av mycket snabbare. Dessa transistorer är de aktiva elementen inom LCD-skärmar som är arrangerade i en matrisform så att LCD-skärmen kan visa information. Dessa används i kommersiella displayapplikationer som digitala röntgendetektorer, head-up-displayer och många fler.

Tunnfilmstransistorstruktur

En TFT är en speciell typ av fälteffekttransistor som är gjord genom att helt enkelt avsätta aktiva halvledarskikts tunna filmer, dielektriskt skikt och grindelektrodskikt på ett flexibelt material som kallas substrat. Strukturen för tunnfilmstransistorn visas nedan.



  Tunnfilmstransistorstruktur
Tunnfilmstransistorstruktur

TFT innehåller olika lager som är gjorda av olika material. Så, materialen som används i varje lager diskuteras nedan.

Det första lagret av TFT är ett flexibelt substrat som är tillverkat av små mikron tjockt glas, metaller och polymerer som polyetylenterafalat. Detta lager fungerar som en bas där den elektroniska enheten är konstruerad.

  PCBWay

Det andra lagret är grindelektroden som består av aluminium, guld eller krom baserat på applikationen. Denna gate-elektrod ger en signal till tunnfilmshalvledaren som utlöser kontakten mellan source & drain.

Det tredje skiktet är en isolator som används för att undvika den elektriska kortslutningen mellan de två skikten som halvledarskiktet och grindelektroden.

Det fjärde skiktet är elektrodskiktet som är tillverkat med olika ledare som silver, krom aluminium eller guld och enkelt avsätts över halvledande ytor. Även för ledande beläggning av käll- och avloppselektroder används indiumtennoxid (ITO). Hela enheten är inkapslad i ett keramiskt eller polymermaterial.

Tillverkningsprocess för tunnfilmstransistor

De olika skikten av TFT-tillverkning diskuteras nedan.

  • Först rengörs substratmaterialet kemiskt med den nödvändiga syran eller basen för att eliminera alla inneslutningar som håller på dess yta.
  • Därefter avsätts metalliska grindelektroder helt enkelt på substratet med en termisk avdunstningsprocedur. Keramiska/polymerelektroder avsätts med bläckstråleutskrift/doppbeläggning.
  • Isolerande beläggningar avsätts helt enkelt på en grind med processer för kemisk ångavsättning (CVD) eller Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD).
  • Halvledarskikt avsätts helt enkelt med doppbeläggning om det är spray- eller polymerbeläggning. Både source & drain liknar grindelektrodproceduren – spray/doppbeläggning eller termisk avdunstning som krävs av lämpliga maskskikt.

Hur ansluter man en tunnfilmstransistor?

Anslutningsschemat för tunnfilmstransistorn visas nedan. Detta exempel använder halvledarmaterial av p-typ. Om den använder material av n-typ kommer polariteterna att vara motsatta. Transistorn fungerar när transistorn är förspänd genom att applicera en negativ spänning mellan drain & source-kontakter (VDS).

  Tunnfilmstransistoranslutning
Tunnfilmstransistoranslutning

När transistorn är avstängd kommer ingen laddning att ackumuleras mellan source- och drain-kontakterna. Så ingen ström kan flyta mellan käll- och dräneringskontakterna. För att slå på transistorn appliceras en negativ förspänning på gateterminalen (VGS). Så laddningsbärare som hål i halvledare kommer att ackumuleras till grindens isolering för att skapa en kanal som tillåter strömmen (ID) att flöda från avlopp till källa.

Skillnad svart/vit tunnfilmstransistor vs Mosfet

Skillnaden mellan tunnfilmstransistorer och mosfet inkluderar följande.

Tunnfilmstransistor

MOSFET

TFT står för Thin Film Transistor. MOSFET står för metal oxide semiconductor field effect transistor.
En sorts fälteffekttransistor där det elektriskt ledande skiktet bildas genom att en tunn film placeras över det dielektriska substratet. En sorts fälteffekttransistor där det finns ett tunt kiseloxidskikt är anordnad mellan grinden & kanalen.

För att tillverka TFT:er används olika halvledarmaterial som kadmiumselenid, zinkoxid och kisel. Materialen som används för att tillverka MOSFET är; kiselkarbid, polykristallint kisel & högk-dielektrikum.
TFT:er används som individuella omkopplare i LCD-skärmar genom att tillåta pixlarna att ändra förhållanden snabbt för att få dem att slå på och av mycket snabbt. MOSFETs används för att koppla eller förstärka spänningar inom kretsar.
TFT-apparater används främst i LCD-skärmar. Dessa används i fordons-, industri- och kommunikationssystem.

Hur skiljer sig en tunnfilmstransistor från en normal transistor?

Tunnfilmstransistor är annorlunda jämfört med normal transistor eftersom; de flesta normala transistorer är gjorda av mycket rent Si (kisel) & Ge (germanium) och ibland används vissa andra halvledarmaterial. Tunnfilmstransistorer (TFT) är gjorda av olika typer av halvledarmaterial som kisel, zinkoxid eller kadmiumselenid. TFT inkluderar tre terminaler som source, gate och drain medan en normal transistor inkluderar en bas, emitter och kollektor.

Dessa transistorer fungerar som omkopplare genom att tillåta pixlarna att justera tillståndet snabbt för att få dem att slå på och av mycket snabbt. Den normala transistorn fungerar som en switch eller en förstärkare.

Fördelar och nackdelar

De fördelarna med tunnfilmstransistorer inkluderar följande.

  • De förbrukar mindre ström.
  • De har en snabbare reaktionstid.
  • TFT spelar en nyckelroll i den digitala bildskärmsindustrin.
  • Tunn film transistorer är nyckelelement i flexibel elektronik som implementeras på ekonomiska substrat
  • De har snabba, högre och exakta svarsfrekvenser.
  • De TFT-baserade displayerna har skarp synlighet.
  • Den fysiska designen av TFT-baserade skärmar är utmärkt.
  • Det minskar belastningen på ögonen.

De nackdelar med tunnfilmstransistorer inkluderar följande.

  • De är beroende av bakgrundsbelysning för att ge ljusstyrka istället för att generera sitt eget ljus, så de behöver inbyggda lysdioder i sitt bakgrundsbelysningsarrangemang.
  • Begränsad nytta på grund av glaspaneler.
  • TFT-modulernas moduler kan bara läsas när lysdioderna lyser.
  • TFT:er kan tömma ett batteri mycket snabbt.
  • TFT LCD-skärmar är dyra jämfört med vanliga monokroma skärmar.

Ansökningar

De tillämpningar av tunnfilmstransistorer inkluderar följande.

  • Tunnfilmstransistor används i stor utsträckning i smartphones, datorer, platta skärmar, personliga digitala assistenter och videospelsystem.
  • Den mest kända tunnfilmstransistorapplikationen är i TFT LCD-skärmar,
  • Dessa transistorer spelar en viktig roll i nuvarande materialkemi och digitala displayer.
  • TFT:er används i utländska applikationer som organiska lysdioder, platta bildskärmar och andra elektroniska enheter.
  • TFT används i stor utsträckning som sensorer inom röntgendetektorer.
  • TFT-enheter finns i olika avkänningsapplikationer.
  • TFT LCD-skärmar används i videospelsystem, projektorer, navigationssystem, handhållna enheter, TV-apparater, personliga digitala assistenter och instrumentbrädor inom bilar.

Detta är alltså en översikt över en tunnfilmstransistor eller TFT som spelar en betydande roll i nuvarande digitala bildskärmar. Dessa är avancerade till konventionella MOSFETs så att de erbjuder snabba svarstider och kan även behålla en elektrisk laddning. Dessa har ett brett utbud av applikationer i LCD-skärmar och för närvarande koncentrerar sig forskare på att utveckla nya typer av tunnfilmstransistorenheter. Här är en fråga till dig, vad är FET?