טרנזיסטור סרט דק: מבנה, עבודה, תהליך ייצור, כיצד להתחבר ויישומיו

RCA (Radio Corporation of America) השקיע שנים רבות בניסויים ופיתוח טרנזיסטורים. למרות שהפטנט הראשון של הסרט הדק פותח בשנת 1957 על ידי חבר ב-RCA, כלומר ג'ון וולמר 1957. לאחר מכן, סדרה של פיתוחים בתחום המיקרו-אלקטרוניקה והמוליכים למחצה, הופיעו ה-TFT או Thin Film Transistor בשנת 1962. TFT משמש ב- צגי גביש נוזלי לשיפור איכויות תמונה כמו ניגודיות ויכולת כתובת. ה-TFT הוא גרסה משופרת של MOSFET כי הוא משתמש בסרטים דקים. מאמר זה דן במבוא לא טרנזיסטור סרט דק או TFT - עבודה עם אפליקציות.

מהו טרנזיסטור סרט דק?

הגדרה של טרנזיסטור סרט דק היא; סוג של FET או טרנזיסטור אפקט שדה המשמש בכל פיקסל בודד של LCD ( תצוגת גביש נוזלי ) כדי להציג את מידע המסך בניגודיות גבוהה, בהירות גבוהה ובמהירות גבוהה. סמל טרנזיסטור הסרט הדק מוצג להלן.

עקרון העבודה של טרנזיסטור סרט דק

טרנזיסטורי סרט דק אלה פועלים כמו מתג בודד המאפשר לפיקסלים להתאים את המיקום במהירות רבה כדי לגרום להם להידלק ולכבות הרבה יותר מהר. טרנזיסטורים אלו הם האלמנטים הפעילים בתוך מסכי LCD אשר מסודרים בצורה מטריצה ​​כך ש-LCD יכול להציג מידע. אלה משמשים ביישומי תצוגה מסחריים כמו גלאי רדיוגרפיה דיגיטליים, צגי ראש ורבים נוספים.

מבנה טרנזיסטור סרט דק

TFT הוא סוג מיוחד של טרנזיסטור אפקט שדה המיוצר על ידי הפקדת סרטים דקים שכבת מוליכים למחצה פעילים, שכבה דיאלקטרית ושכבת אלקטרודת שער על חומר גמיש המכונה מצע. המבנה של טרנזיסטור הסרט הדק מוצג להלן.

ה-TFT כולל שכבות שונות המיוצרות על ידי שימוש בחומרים שונים. אז, החומרים המשמשים בכל שכבה נדונים להלן.

השכבה הראשונה של TFT היא מצע גמיש שעשוי מזכוכית עבה קטנה של מיקרונים, מתכות ופולימרים כמו פוליאתילן-טרפאלאט. שכבה זו משמשת כבסיס שבו נבנה המכשיר האלקטרוני.

השכבה השנייה היא אלקטרודת השער המורכבת מאלומיניום, זהב או כרום על בסיס היישום. אלקטרודת שער זו מספקת אות למוליך למחצה הסרט הדק אשר מפעיל את המגע בין המקור והניקוז.

השכבה השלישית היא מבודד המשמש כדי למנוע את הקצר החשמלי בין שתי השכבות כמו שכבת המוליכים למחצה ואלקטרודת השער.

השכבה הרביעית היא שכבת האלקטרודה העשויה עם מוליכים שונים כמו כסף, כרום אלומיניום או זהב ופשוט מופקדת על משטחים מוליכים למחצה. אפילו לציפוי הולכה של אלקטרודות מקור וניקוז, נעשה שימוש בתחמוצת אינדיום פח (ITO). המכשיר כולו מוקף בתוך חומר קרמי או פולימרי.

תהליך ייצור טרנזיסטור סרט דק

השכבות השונות של ייצור TFT נדונות להלן.

• ראשית, מנקים את חומר התשתית בצורה כימית עם החומצה או הבסיס הנדרשים כדי לבטל את כל הבלימה שמחזיקים על פני השטח שלו.
• לאחר מכן, אלקטרודות שער מתכתיות פשוט מופקדות על המצע עם הליך אידוי תרמי. אלקטרודות קרמיקה/פולימר מופקדות עם הליך הדפסת הזרקת דיו/ציפוי טבילה.
• ציפויים מבודדים פשוט מופקדים על שער עם תהליכי שקיעת אדים כימיים (CVD) או פלזמה משופרת כימית אדים (PECVD).
• שכבות מוליכים למחצה פשוט מופקדות עם ציפוי טבילה אם זה תרסיס או ציפוי פולימרי. גם המקור וגם הניקוז דומים להליך אלקטרודת השער - ציפוי ריסוס/טבילה או אידוי תרמי כנדרש על ידי שכבות מסכה מתאימות.

כיצד לחבר טרנזיסטור סרט דק?

תרשים החיבור של טרנזיסטור הסרט הדק מוצג להלן. דוגמה זו משתמשת בחומר מוליכים למחצה מסוג p. אם הוא משתמש בחומר מסוג n, אז הקוטביות יהיו הפוכים. הטרנזיסטור פועל כאשר הטרנזיסטור מוטה על ידי הפעלת מתח שלילי בין מגעי ניקוז ומקור (VDS).

כאשר הטרנזיסטור כבוי, לא יצטבר מטען בין מגעי המקור והניקוז. לכן, שום זרם לא יכול לזרום בין מגעי המקור והניקוז. כדי להפעיל את הטרנזיסטור, מתח הטיה שלילי מופעל על מסוף השער (VGS). אז נושאי מטען כמו חורים בתוך מוליכים למחצה יצטברו לבידוד השער כדי ליצור תעלה המאפשרת לזרם (ID) לזרום מניקוז למקור.

הבדל שחור / לבן טרנזיסטור סרט דק לעומת מוספת

ההבדל בין טרנזיסטורי סרט דק למוספת כולל את הדברים הבאים.

במה שונה טרנזיסטור סרט דק מטרנזיסטור רגיל?

טרנזיסטור סרט דק שונה בהשוואה לטרנזיסטור רגיל מכיוון; רוב הטרנזיסטורים הרגילים עשויים עם Si (סיליקון) טהור מאוד ו-Ge (גרמניום) ולפעמים משתמשים בחומרים מוליכים למחצה אחרים. טרנזיסטורי סרט דק (TFT) עשויים עם סוגים שונים של חומרים מוליכים למחצה כמו סיליקון, תחמוצת אבץ או קדמיום סלניד. TFT כולל שלושה מסופים כמו מקור, שער וניקוז ואילו טרנזיסטור רגיל כולל בסיס, פולט וקולטן.

טרנזיסטורים אלה פועלים כמתגים בכך שהם מאפשרים לפיקסלים להתאים את המצב במהירות כדי לגרום להם להידלק ולכבות במהירות רבה. הטרנזיסטור הרגיל פועל כמתג או כמגבר.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של טרנזיסטורי סרט דק כלול את הבאים.

• הם צורכים פחות חשמל.
• יש להם זמן תגובה מהיר יותר.
• TFTs ממלאים תפקיד מפתח בתעשיית התצוגה הדיגיטלית.
• סרט דק טרנזיסטורים הם מרכיבי מפתח של אלקטרוניקה גמישה אשר מיושמים על מצעים חסכוניים
• יש להם שיעורי תגובה מהירים, גבוהים ומדויקים.
• לצגים מבוססי TFT יש נראות חדה.
• העיצוב הפיזי של צגים מבוססי TFT מצוין.
• זה מפחית את עומס העיניים.

ה החסרונות של טרנזיסטורי סרט דק כלול את הבאים.

• הם תלויים בתאורה אחורית כדי להעניק בהירות במקום לייצר אור משלהם, ולכן הם צריכים נוריות LED מובנות בסידור התאורה האחורית שלהם.
• שימוש מוגבל בגלל חיפוי זכוכית.
• ניתן לקרוא את המודולים של TFTs רק לאחר שהנוריות דולקות.
• TFTs יכולים לרוקן סוללה מהר מאוד.
• צגי TFT LCD יקרים בהשוואה לצגי מונוכרום טיפוסיים.

יישומים

ה יישומים של טרנזיסטורי סרט דק כלול את הבאים.

• טרנזיסטור סרט דק נמצא בשימוש נרחב בסמארטפונים, מחשבים, צגים שטוחים, עוזרים דיגיטליים אישיים ומערכות משחקי וידאו.
• יישום הטרנזיסטור הסרט הדק הידוע ביותר הוא ב-TFT LCD,
• טרנזיסטורים אלה ממלאים תפקיד משמעותי בכימיה של החומרים הנוכחיים ובצגים דיגיטליים.
• TFTs משמשים במגוון יישומים בחו'ל כמו נוריות LED אורגניות, צגים שטוחים והתקנים אלקטרוניים אחרים.
• TFTs נמצאים בשימוש נרחב כחיישנים בתוך גלאי רנטגן.
• מכשירי TFT נמצאים ביישומי חישה שונים.
• TFT LCD משמשים במערכות משחקי וידאו, מקרנים, מערכות ניווט, מכשירי כף יד, טלוויזיות, עוזרים דיגיטליים אישיים ולוחות מחוונים בתוך מכוניות.

לפיכך, זהו סקירה כללית של טרנזיסטור סרט דק או TFT אשר ממלא תפקיד משמעותי בתצוגות דיגיטליות הנוכחיות. אלה מתקדמים ל-MOSFETs קונבנציונליים כך שהם מציעים זמני תגובה מהירים וגם מסוגלים לשמור על מטען חשמלי. לאלה יש מגוון רחב של יישומים במסכי LCD וכיום חוקרים מתרכזים בפיתוח סוגים חדשים של התקני טרנזיסטור סרט דק. הנה שאלה בשבילך, מה זה FET?