De RCA (Radio Corporation of America) had jarenlang geëxperimenteerd en transistors ontwikkeld. Hoewel het eerste dunne-filmoctrooi in 1957 werd ontwikkeld door een lid van de RCA, namelijk John Wallmar, in 1957. Daarna volgde een reeks ontwikkelingen op het gebied van micro-elektronica en halfgeleiders, de TFT of Thin Film Transistor ontstond in 1962. Een TFT wordt gebruikt in liquid-crystal displays om beeldkwaliteiten zoals contrast en adresseerbaarheid te verbeteren. Het TFT is een verbeterde versie van MOSFET omdat het dunne films gebruikt. Dit artikel bespreekt de introductie van a dunne filmtransistor of TFT – werken met applicaties.
Wat is een dunne-filmtransistor?
Een definitie van een dunne-filmtransistor is; een type FET of veldeffecttransistor die wordt gebruikt in elke afzonderlijke pixel van een LCD ( LCD-scherm ) om de scherminformatie met hoog contrast, hoge helderheid en hoge snelheid weer te geven. Het symbool van de dunne-filmtransistor wordt hieronder weergegeven.
Werkingsprincipe dunne-filmtransistor
Deze dunne-filmtransistors werken als een individuele schakelaar waarmee de pixels zeer snel hun positie kunnen aanpassen, zodat ze veel sneller kunnen worden in- en uitgeschakeld. Deze transistors zijn de actieve elementen binnen LCD's die in een matrixvorm zijn gerangschikt zodat LCD informatie kan weergeven. Deze worden gebruikt in commerciële weergavetoepassingen zoals digitale radiografiedetectoren, head-up displays en nog veel meer.
Dunne filmtransistorstructuur
Een TFT is een speciaal type veldeffecttransistor die wordt gemaakt door simpelweg dunne films van een actieve halfgeleiderlaag, een diëlektrische laag en een poortelektrodelaag af te zetten op een flexibel materiaal dat bekend staat als substraat. De structuur van de dunne-filmtransistor wordt hieronder getoond.
Het TFT bevat verschillende lagen die zijn gemaakt met verschillende materialen. Daarom worden de gebruikte materialen in elke laag hieronder besproken.
De eerste laag van TFT is een flexibel substraat dat is gemaakt met kleine microns dik glas, metalen en polymeren zoals polyethyleenterafalaat. Deze laag fungeert als basis waarop het elektronische apparaat is opgebouwd.
De tweede laag is de poortelektrode die is gemaakt van aluminium, goud of chroom op basis van de toepassing. Deze gate-elektrode levert een signaal aan de dunne film halfgeleider die het contact tussen de bron en de afvoer activeert.
De derde laag is een isolator die wordt gebruikt om elektrische kortsluiting tussen de twee lagen te voorkomen, zoals de halfgeleiderlaag en de poortelektrode.
De vierde laag is de elektrodelaag die is gemaakt met verschillende geleiders zoals zilver, chroomaluminium of goud en eenvoudig wordt aangebracht op halfgeleidende oppervlakken. Zelfs voor het geleiden van coating van bron- en afvoerelektroden wordt Indium Tin Oxide (ITO) gebruikt. Het hele apparaat is ingekapseld in een keramisch of polymeer materiaal.
Fabricageproces van dunne-filmtransistors
De verschillende lagen van TFT-fabricage worden hieronder besproken.
- Eerst wordt het substraatmateriaal chemisch gereinigd met het vereiste zuur of base om alle insluitingen op het oppervlak te verwijderen.
- Daarna worden metalen poortelektroden eenvoudig op het substraat afgezet met een thermische verdampingsprocedure. Keramische / polymeerelektroden worden afgezet met inkjetprinten / dompelcoating.
- Isolerende coatings worden eenvoudigweg aangebracht op een poort met Chemical Vapour Deposition (CVD) of Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) processen.
- Halfgeleiderlagen worden eenvoudig gedeponeerd met dompelcoating als het een spray- of polymeercoating is. Zowel de source als de drain zijn vergelijkbaar met de gate-elektrodeprocedure - spray/dip-coating of thermische verdamping zoals vereist door geschikte maskerlagen.
Hoe een dunne-filmtransistor aansluiten?
Het aansluitschema van de dunnefilmtransistor is hieronder weergegeven. Dit voorbeeld gebruikt p-type halfgeleidermateriaal. Als het materiaal van het n-type gebruikt, zijn de polariteiten tegengesteld. De transistor werkt wanneer de transistor wordt voorgespannen door een negatieve spanning aan te brengen tussen de drain- en sourcecontacten (VDS).
Wanneer de transistor is uitgeschakeld, wordt er geen lading geaccumuleerd tussen de source- en drain-contacten. Er kan dus geen stroom lopen tussen de source- en draincontacten. Om de transistor in te schakelen, wordt een negatieve voorspanning toegepast op de poortaansluiting (VGS). Dus ladingsdragers zoals gaten in halfgeleiders zullen zich ophopen naar de poortisolatie om een kanaal te creëren waardoor de stroom (ID) van drain naar source kan stromen.
Verschil b/w Thin Film Transistor Vs Mosfet
Het verschil tussen dunne-filmtransistors en mosfet omvat het volgende.
|
Dunne-filmtransistor |
MOSFET |
| TFT staat voor Thin Film Transistor. | MOSFET staat voor Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. |
| Een soort veldeffecttransistor waarbij de elektrisch geleidende laag wordt gevormd door een dunne film over het diëlektrische substraat te plaatsen. | Tussen de gate en het kanaal is een soort veldeffecttransistor met een dunne laag siliciumoxide aangebracht.
|
| Om TFT's te maken, worden verschillende halfgeleidermaterialen gebruikt, zoals cadmiumselenide, zinkoxide en silicium. | De materialen die worden gebruikt om MOSFET te maken zijn; siliciumcarbide, polykristallijn silicium & high-k diëlektricum. |
| TFT's worden gebruikt als individuele schakelaars in LCD's door de pixels snel van omstandigheden te laten veranderen, zodat ze zeer snel aan en uit kunnen gaan. | MOSFET's worden gebruikt voor het schakelen of versterken van spanningen binnen circuits. |
| TFT's worden voornamelijk gebruikt in LCD's. | Deze worden gebruikt in automobiel-, industriële en communicatiesystemen. |
Hoe verschilt een dunne-filmtransistor van een normale transistor?
Dunne-filmtransistor is anders in vergelijking met normale transistor omdat; de meeste normale transistors zijn gemaakt met zeer zuiver Si (silicium) & Ge (germanium) en soms worden andere halfgeleidermaterialen gebruikt. Dunne-filmtransistors (TFT's) zijn gemaakt met verschillende soorten halfgeleidermaterialen zoals silicium, zinkoxide of cadmiumselenide. TFT bevat drie terminals zoals source, gate en drain, terwijl een normale transistor een basis, emitter en collector bevat.
Deze transistors werken als schakelaars doordat ze de pixels in staat stellen hun status snel aan te passen, zodat ze heel snel aan en uit kunnen gaan. De normale transistor fungeert als een schakelaar of een versterker.
Voor-en nadelen
De voordelen van dunne-filmtransistors omvatten het volgende.
- Ze verbruiken minder stroom.
- Ze hebben een snellere reactietijd.
- TFT's spelen een sleutelrol in de digitale display-industrie.
- Dunne film transistoren zijn sleutelelementen van flexibele elektronica die op economische substraten worden geïmplementeerd
- Ze hebben snelle, hogere en nauwkeurige responspercentages.
- De TFT-gebaseerde displays hebben scherpe zichtbaarheid.
- Het fysieke ontwerp van op TFT gebaseerde beeldschermen is uitstekend.
- Het vermindert vermoeide ogen.
De nadelen van dunne-filmtransistors omvatten het volgende.
- Ze zijn afhankelijk van achtergrondverlichting om helderheid te geven in plaats van hun eigen licht te genereren, dus hebben ze ingebouwde LED's nodig in hun opstelling voor achtergrondverlichting.
- Beperkte bruikbaarheid vanwege glazen panelen.
- De modules van TFT's kunnen pas worden gelezen als de LED's AAN zijn.
- TFT's kunnen een batterij erg snel leegmaken.
- TFT LCD's zijn duur in vergelijking met typische monochrome beeldschermen.
toepassingen
De toepassingen van dunne-filmtransistors omvatten het volgende.
- Dunne-film-transistor wordt veel gebruikt in smartphones, computers, platte beeldschermen, persoonlijke digitale assistenten en videogamesystemen.
- De bekendste dunne-filmtransistortoepassing is in TFT LCD's,
- Deze transistors spelen een belangrijke rol in de huidige materiaalchemie en digitale displays.
- TFT's worden gebruikt in tal van toepassingen in het buitenland, zoals organische LED's, platte beeldschermen en andere elektronische apparaten.
- TFT's worden algemeen gebruikt als sensoren in röntgendetectoren.
- TFT-apparaten zijn te vinden in verschillende sensortoepassingen.
- TFT LCD's worden gebruikt in videogamesystemen, projectoren, navigatiesystemen, handheld-apparaten, tv's, persoonlijke digitale assistenten en dashboards in auto's.
Dit is dus een overzicht van een dunne-filmtransistor of TFT dat een belangrijke rol speelt in de huidige digitale displays. Deze zijn geavanceerd ten opzichte van conventionele MOSFET's, dus het biedt snelle responstijden en is ook in staat om een elektrische lading vast te houden. Deze hebben een breed scala aan toepassingen in LCD's en momenteel concentreren onderzoekers zich op de ontwikkeling van nieuwe typen dunne-filmtransistorapparaten. Hier is een vraag voor u, wat is FET?
