Die RCA (Radio Corporation of America) hatte viele Jahre damit verbracht, Transistoren zu experimentieren und zu entwickeln. Obwohl das erste Dünnschichtpatent 1957 von einem Mitglied der RCA, nämlich John Wallmar 1957, entwickelt wurde. Danach entstand 1962 eine Reihe von Entwicklungen im Bereich Mikroelektronik und Halbleiter, der TFT oder Dünnschichttransistor. Ein TFT wird in verwendet Flüssigkristallanzeigen zur Verbesserung von Bildqualitäten wie Kontrast und Adressierbarkeit. Das TFT ist eine verbesserte Version von MOSFET weil es dünne Filme verwendet. Dieser Artikel behandelt die Einführung in a Dünnschichttransistor oder TFT – Arbeiten mit Anwendungen.
Was ist ein Dünnschichttransistor?
Eine Definition für Dünnschichttransistoren ist: eine Art FET oder Feldeffekttransistor, der in jedem einzelnen Pixel eines LCD verwendet wird ( Flüssigkristallanzeige ), um die Bildschirminformationen mit hohem Kontrast, hoher Helligkeit und hoher Geschwindigkeit anzuzeigen. Das Symbol des Dünnschichttransistors ist unten dargestellt.
Funktionsprinzip des Dünnschichttransistors
Diese Dünnschichttransistoren funktionieren wie ein einzelner Schalter, der es den Pixeln ermöglicht, ihre Position sehr schnell anzupassen, damit sie sich viel schneller ein- und ausschalten. Diese Transistoren sind die aktiven Elemente in LCDs, die in Matrixform angeordnet sind, damit LCDs Informationen anzeigen können. Diese werden in kommerziellen Display-Anwendungen wie digitalen Radiographie-Detektoren, Head-up-Displays und vielen mehr verwendet.
Dünnschichttransistorstruktur
Ein TFT ist eine spezielle Art von Feldeffekttransistor, der hergestellt wird, indem einfach eine aktive Halbleiterschicht-Dünnschicht, eine dielektrische Schicht und eine Gate-Elektrodenschicht auf einem flexiblen Material, das als Substrat bekannt ist, abgeschieden werden. Die Struktur des Dünnfilmtransistors ist unten gezeigt.
Der TFT enthält verschiedene Schichten, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Daher werden die in jeder Schicht verwendeten Materialien unten besprochen.
Die erste TFT-Schicht ist ein flexibles Substrat, das aus wenig Mikrometer dickem Glas, Metallen und Polymeren wie Polyethylenterephthalat besteht. Diese Schicht fungiert als Basis, auf der das elektronische Gerät aufgebaut wird.
Die zweite Schicht ist die Gate-Elektrode, die je nach Anwendung aus Aluminium, Gold oder Chrom besteht. Diese Gate-Elektrode liefert ein Signal an den Dünnschichthalbleiter, der den Kontakt zwischen Source und Drain auslöst.
Die dritte Schicht ist ein Isolator, der verwendet wird, um den elektrischen Kurzschluss zwischen den beiden Schichten wie der Halbleiterschicht und der Gate-Elektrode zu vermeiden.
Die vierte Schicht ist die Elektrodenschicht, die aus verschiedenen Leitern wie Silber, Chrom, Aluminium oder Gold besteht und einfach über halbleitenden Oberflächen abgeschieden wird. Auch für die leitfähige Beschichtung von Source- und Drain-Elektroden wird Indium-Zinn-Oxid (ITO) verwendet. Die gesamte Vorrichtung ist in einem Keramik- oder Polymermaterial eingekapselt.
Herstellungsprozess von Dünnschichttransistoren
Die verschiedenen Schichten der TFT-Herstellung werden unten diskutiert.
- Zuerst wird das Substratmaterial chemisch mit der erforderlichen Säure oder Lauge gereinigt, um alle auf seiner Oberfläche haftenden Rückstände zu beseitigen.
- Danach werden metallische Gate-Elektroden einfach mit einem thermischen Verdampfungsverfahren auf dem Substrat abgeschieden. Keramik-/Polymerelektroden werden mit Tintenstrahldruck-/Tauchbeschichtungsverfahren aufgebracht.
- Isolierende Beschichtungen werden einfach mit Prozessen der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) oder der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) auf einem Gate abgeschieden.
- Halbleiterschichten werden einfach durch Tauchbeschichtung aufgebracht, wenn es sich um eine Sprüh- oder Polymerbeschichtung handelt. Sowohl Source als auch Drain ähneln dem Gate-Elektrodenverfahren – Sprüh-/Tauchbeschichtung oder thermische Verdampfung, je nach Bedarf durch geeignete Maskenschichten.
Wie schließe ich einen Dünnschichttransistor an?
Das Anschlussdiagramm des Dünnschichttransistors ist unten dargestellt. Dieses Beispiel verwendet Halbleitermaterial vom p-Typ. Wenn es Material vom n-Typ verwendet, sind die Polaritäten entgegengesetzt. Der Transistor arbeitet, wenn der Transistor durch Anlegen einer negativen Spannung zwischen Drain- und Source-Kontakten (VDS) vorgespannt wird.
Wenn der Transistor ausgeschaltet ist, wird keine Ladung zwischen den Source- und Drain-Kontakten angesammelt. Zwischen den Source- und Drain-Kontakten kann also kein Strom fließen. Um den Transistor einzuschalten, wird eine negative Vorspannung an den Gate-Anschluss (VGS) angelegt. Ladungsträger wie Löcher in Halbleitern sammeln sich also an der Gate-Isolierung an, um einen Kanal zu schaffen, der es dem Strom (ID) ermöglicht, von Drain zu Source zu fließen.
Unterschied s/w Dünnschichttransistor Vs Mosfet
Der Unterschied zwischen Dünnschichttransistoren und Mosfet umfasst Folgendes.
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Dünnschichttransistor |
MOSFET |
| TFT steht für Thin Film Transistor. | MOSFET steht für Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. |
| Eine Art Feldeffekttransistor, bei dem die elektrisch leitende Schicht durch Anordnen eines dünnen Films über dem dielektrischen Substrat gebildet wird. | Zwischen Gate und Kanal ist eine Art Feldeffekttransistor angeordnet, bei dem sich eine dünne Siliziumoxidschicht befindet.
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| Zur Herstellung von TFTs werden verschiedene Halbleitermaterialien wie Cadmiumselenid, Zinkoxid und Silizium verwendet. | Die zur Herstellung von MOSFET verwendeten Materialien sind: Siliziumkarbid, polykristallines Silizium und High-k-Dielektrikum. |
| TFTs werden als einzelne Schalter in LCDs verwendet, indem sie es den Pixeln ermöglichen, ihre Zustände schnell zu ändern, damit sie sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden. | MOSFETs werden zum Schalten oder Verstärken von Spannungen innerhalb von Schaltungen verwendet. |
| TFTs werden hauptsächlich in LCDs verwendet. | Diese werden in Automobil-, Industrie- und Kommunikationssystemen verwendet. |
Wie unterscheidet sich ein Dünnschichttransistor von einem normalen Transistor?
Dünnfilmtransistoren unterscheiden sich von normalen Transistoren, weil; Die meisten normalen Transistoren werden aus sehr reinem Si (Silizium) und Ge (Germanium) hergestellt, und manchmal werden einige andere Halbleitermaterialien verwendet. Dünnschichttransistoren (TFTs) werden aus verschiedenen Arten von Halbleitermaterialien wie Silizium, Zinkoxid oder Cadmiumselenid hergestellt. TFT enthält drei Anschlüsse wie Source, Gate und Drain, während ein normaler Transistor eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor enthält.
Diese Transistoren fungieren als Schalter, indem sie es den Pixeln ermöglichen, den Zustand schnell anzupassen, damit sie sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden. Der normale Transistor fungiert als Schalter oder Verstärker.
Vorteile und Nachteile
Das Vorteile von Dünnschichttransistoren füge folgendes hinzu.
- Sie verbrauchen weniger Strom.
- Sie haben eine schnellere Reaktionszeit.
- TFTs spielen eine Schlüsselrolle in der Digitalanzeigeindustrie.
- Dünner Film Transistoren sind Schlüsselelemente flexibler Elektronik, die auf kostengünstigen Substraten realisiert werden
- Sie haben schnelle, höhere und genaue Antwortraten.
- Die TFT-basierten Displays haben scharfe Sichtbarkeit.
- Das physische Design von TFT-basierten Displays ist ausgezeichnet.
- Es reduziert die Belastung der Augen.
Das Nachteile von Dünnschichttransistoren füge folgendes hinzu.
- Sie sind auf Hintergrundbeleuchtung angewiesen, um Helligkeit zu erzeugen, anstatt ihr eigenes Licht zu erzeugen, also benötigen sie eingebaute LEDs in ihrer Hintergrundbeleuchtungsanordnung.
- Eingeschränkte Nutzbarkeit durch Glasverkleidung.
- Die Module von TFTs können nur gelesen werden, wenn die LEDs eingeschaltet sind.
- TFTs können einen Akku sehr schnell entladen.
- TFT-LCDs sind im Vergleich zu typischen monochromen Displays teuer.
Anwendungen
Das Anwendungen von Dünnschichttransistoren füge folgendes hinzu.
- Dünnschichttransistoren werden häufig in Smartphones, Computern, Flachbildschirmen, persönlichen digitalen Assistenten und Videospielsystemen eingesetzt.
- Die bekannteste Anwendung von Dünnschichttransistoren sind TFT-LCDs,
- Diese Transistoren spielen eine bedeutende Rolle in der gegenwärtigen Materialchemie und in digitalen Displays.
- TFTs werden in zahlreichen Anwendungen wie organischen LEDs, Flachbildschirmen und anderen elektronischen Geräten eingesetzt.
- TFTs werden häufig als Sensoren in Röntgendetektoren verwendet.
- TFT-Vorrichtungen finden sich in verschiedenen Sensoranwendungen.
- TFT-LCDs werden in Videospielsystemen, Projektoren, Navigationssystemen, Handheld-Geräten, Fernsehern, persönlichen digitalen Assistenten und Armaturenbrettern in Autos verwendet.
Das ist also eine Übersicht über einen Dünnschichttransistor oder TFT, das bei gegenwärtigen Digitalanzeigen eine bedeutende Rolle spielt. Diese werden zu herkömmlichen MOSFETs weiterentwickelt, sodass sie schnelle Reaktionszeiten bieten und auch eine elektrische Ladung speichern können. Diese haben ein breites Anwendungsspektrum in LCDs, und derzeit konzentrieren sich Forscher auf die Entwicklung neuer Arten von Dünnfilmtransistoren. Hier ist eine Frage an Sie, was ist FET?
