RCA (Radio Corporation of America) proveo je mnogo godina eksperimentirajući i razvijajući tranzistore. Iako je prvi patent za tanki film razvio 1957. godine član RCA-a, naime John Wallmar 1957. Nakon toga, niz razvoja unutar polja mikroelektronike i poluvodiča, TFT ili Thin Film Transistor pojavio se 1962. TFT se koristi u zasloni s tekućim kristalima za poboljšanje kvalitete slike poput kontrasta i adresabilnosti. TFT je poboljšana verzija MOSFET jer koristi tanke filmove. Ovaj članak govori o uvodu u a tankoslojni tranzistor ili TFT – rad s aplikacijama.
Što je tankoslojni tranzistor?
Definicija tranzistora tankog filma je; tip FET-a ili tranzistora s efektom polja koji se koristi u svakom pojedinačnom pikselu LCD-a ( zaslon s tekućim kristalima ) za prikaz informacija na zaslonu s visokim kontrastom, velikom svjetlinom i velikom brzinom. Simbol tranzistora tankog filma prikazan je ispod.
Princip rada tranzistora tankog filma
Ovi tankoslojni tranzistori rade poput pojedinačne sklopke koja omogućuje pikselima da vrlo brzo prilagode položaj kako bi se mnogo brže uključili i isključili. Ovi tranzistori su aktivni elementi unutar LCD-a koji su raspoređeni u obliku matrice tako da LCD može prikazati informacije. Koriste se u komercijalnim aplikacijama zaslona kao što su detektori digitalne radiografije, head-up zasloni i mnogi drugi.
Struktura tranzistora tankog filma
TFT je posebna vrsta tranzistora s efektom polja koji se izrađuje jednostavnim taloženjem tankih filmova aktivnog sloja poluvodiča, sloja dielektrika i sloja elektrode vrata na fleksibilni materijal poznat kao supstrat. Struktura tankoslojnog tranzistora prikazana je u nastavku.
TFT uključuje različite slojeve koji su izrađeni od različitih materijala. Dakle, u nastavku se raspravlja o materijalima koji se koriste u svakom sloju.
Prvi sloj TFT-a je fleksibilna podloga koja je napravljena od stakla debljine malih mikrona, metala i polimera poput polietilenterafalata. Ovaj sloj djeluje kao baza na kojoj je konstruiran elektronički uređaj.
Drugi sloj je elektroda vrata koja se sastoji od aluminija, zlata ili kroma na temelju primjene. Ova gejt elektroda daje signal tankom sloju poluvodiča koji pokreće kontakt između izvora i odvoda.
Treći sloj je izolator koji se koristi za izbjegavanje električnog kratkog spoja između dva sloja kao što su sloj poluvodiča i elektroda vrata.
Četvrti sloj je sloj elektrode koji se sastoji od različitih vodiča poput srebra, krom-aluminija ili zlata i jednostavno se taloži preko poluvodičkih površina. Čak se i za provodni premaz izvornih i odvodnih elektroda koristi indij kositar oksid (ITO). Cijeli uređaj je inkapsuliran unutar keramičkog ili polimernog materijala.
Proces izrade tranzistora tankog filma
U nastavku se raspravlja o različitim slojevima izrade TFT-a.
- Najprije se materijal supstrata kemijski čisti potrebnom kiselinom ili bazom kako bi se uklonili svi ostaci koji se zadržavaju na njegovoj površini.
- Nakon toga, Metallic gate elektrode jednostavno se talože na podlogu postupkom toplinskog isparavanja. Keramičke/polimerne elektrode talože se inkjet ispisom/postupkom premazivanja uranjanjem.
- Izolacijski premazi se jednostavno talože na vrata procesima kemijskog taloženja iz pare (CVD) ili kemijskog taloženja iz pare (PECVD).
- Poluvodički slojevi jednostavno se talože premazom umakanjem ako se radi o premazu sprejom ili polimerom. I izvor i odvod slični su postupku s gejt elektrodom – premazivanje raspršivanjem/umakanjem ili toplinsko isparavanje prema zahtjevima odgovarajućih slojeva maske.
Kako spojiti tankoslojni tranzistor?
Dolje je prikazan dijagram spajanja tankoslojnog tranzistora. Ovaj primjer koristi p-tip poluvodičkog materijala. Ako koristi materijal n-tipa, tada će polariteti biti suprotni. Tranzistor radi kada je tranzistor prednapon primjenom negativnog napona između kontakata odvoda i izvora (VDS).
Kada je tranzistor isključen, neće se nakupljati naboj između kontakata sorsa i odvoda. Dakle, nikakva struja ne može teći između kontakata izvora i odvoda. Za uključivanje tranzistora, negativni prednapon se primjenjuje na terminal vrata (VGS). Dakle, nositelji naboja poput rupa unutar poluvodiča nakupljat će se na izolaciji vrata kako bi stvorili kanal koji omogućuje protok struje (ID) od odvoda do izvora.
Razlika c/b tranzistor tankog filma u odnosu na Mosfet
Razlika između tankoslojnih tranzistora i mosfeta uključuje sljedeće.
|
Tranzistor tankog filma |
MOSFET |
| TFT je kratica za Thin Film Transistor. | MOSFET je kratica za poluvodički tranzistor polja s metalnim oksidom. |
| Vrsta tranzistora s efektom polja gdje se električno vodljivi sloj formira postavljanjem tankog filma preko dielektrične podloge. | Neka vrsta tranzistora s efektom polja gdje se nalazi tanki sloj silicijevog oksida raspoređen između vrata i kanala.
|
| Za izradu TFT-a koriste se različiti poluvodički materijali kao što su kadmijev selenid, cinkov oksid i silicij. | Materijali korišteni za izradu MOSFET-a su; silicijev karbid, polikristalni silicij i visoko-k dielektrik. |
| TFT-ovi se koriste kao pojedinačni prekidači u LCD-ima dopuštajući pikselima da brzo mijenjaju uvjete kako bi se vrlo brzo uključili i isključili. | MOSFET-ovi se koriste za prebacivanje ili pojačavanje napona unutar krugova. |
| TFT se uglavnom koriste u LCD-ima. | Koriste se u automobilskim, industrijskim i komunikacijskim sustavima. |
Kako se tankoslojni tranzistor razlikuje od normalnog tranzistora?
Tankoslojni tranzistor je drugačiji u usporedbi s normalnim tranzistorom jer; većina normalnih tranzistora izrađena je od vrlo čistog Si (silicija) i Ge (germanija), a ponekad se koriste i neki drugi poluvodički materijali. Tranzistori s tankim filmom (TFT) izrađeni su od različitih vrsta poluvodičkih materijala poput silicija, cinkovog oksida ili kadmijeva selenida. TFT uključuje tri terminala kao što su izvor, vrata i odvod, dok normalni tranzistor uključuje bazu, emiter i kolektor.
Ovi tranzistori djeluju kao prekidači dopuštajući pikselima da brzo prilagode stanje kako bi se vrlo brzo uključili i isključili. Normalni tranzistor djeluje kao sklopka ili pojačalo.
Prednosti i nedostatci
The prednosti tankoslojnih tranzistora uključuju sljedeće.
- Troše manje energije.
- Imaju brže vrijeme reakcije.
- TFT igraju ključnu ulogu u industriji digitalnih zaslona.
- Tanki film tranzistori ključni su elementi fleksibilne elektronike koji su implementirani na ekonomičnim podlogama
- Imaju brze, veće i točne stope odgovora.
- TFT zasloni imaju oštru vidljivost.
- Fizički dizajn TFT zaslona je izvrstan.
- Smanjuje naprezanje očiju.
The nedostaci tankoslojnih tranzistora uključuju sljedeće.
- Oni ovise o pozadinskom osvjetljenju da bi dali svjetlinu umjesto da generiraju vlastitu svjetlost, pa su im potrebne ugrađene LED diode u njihovom rasporedu pozadinskog osvjetljenja.
- Ograničena uporabnost zbog staklenih ploča.
- Moduli TFT-a mogu se očitati samo kada su LED diode UKLJUČENE.
- TFT uređaji mogu vrlo brzo isprazniti bateriju.
- TFT LCD zasloni su skupi u usporedbi s tipičnim jednobojnim zaslonima.
Prijave
The primjene tankoslojnih tranzistora uključuju sljedeće.
- Tranzistor s tankim filmom široko se koristi u pametnim telefonima, računalima, ravnim zaslonima, osobnim digitalnim pomoćnicima i sustavima videoigara.
- Najpoznatija primjena tranzistora tankog filma je u TFT LCD-ima,
- Ovi tranzistori igraju značajnu ulogu u sadašnjoj kemiji materijala i digitalnim zaslonima.
- TFT-ovi se koriste u nizu aplikacija u inozemstvu kao što su organske LED diode, ravni zasloni i drugi elektronički uređaji.
- TFT se široko koriste kao senzori unutar detektora rendgenskih zraka.
- TFT uređaji nalaze se u raznim senzorskim aplikacijama.
- TFT LCD-i koriste se u sustavima video igara, projektorima, navigacijskim sustavima, ručnim uređajima, TV-ima, osobnim digitalnim pomoćnicima i nadzornim pločama u automobilima.
Dakle, ovo je pregled tankoslojnog tranzistora ili TFT koji igra značajnu ulogu u sadašnjim digitalnim zaslonima. Oni su napredniji od konvencionalnih MOSFET-ova tako da nude brzo vrijeme odziva i također mogu zadržati električni naboj. Oni imaju širok raspon primjena u LCD-ima i trenutačno se istraživači usredotočuju na razvoj novih tipova tranzistorskih uređaja s tankim filmom. Ovdje je pitanje za vas, što je FET?
