La RCA (Radio Corporation of America) ha passato molti anni a sperimentare e sviluppare transistor. Sebbene il primo brevetto a film sottile sia stato sviluppato nel 1957 da un membro della RCA, vale a dire John Wallmar 1957. Successivamente, una serie di sviluppi nel campo della microelettronica e dei semiconduttori, il TFT o Thin Film Transistor è emerso nel 1962. Un TFT è utilizzato in display a cristalli liquidi per migliorare la qualità dell'immagine come il contrasto e l'indirizzabilità. Il TFT è una versione migliorata di MOSFET perché utilizza film sottili. Questo articolo discute l'introduzione a a transistor a film sottile o TFT – lavorare con le applicazioni.
Cos'è un transistor a film sottile?
Una definizione di transistor a film sottile è; un tipo di transistor FET o ad effetto di campo utilizzato in ogni singolo pixel di un LCD ( schermo a cristalli liquidi ) per visualizzare le informazioni sullo schermo ad alto contrasto, alta luminosità e alta velocità. Il simbolo del transistor a film sottile è mostrato di seguito.
Principio di funzionamento del transistor a film sottile
Questi transistor a film sottile funzionano come un interruttore individuale che consente ai pixel di regolare la posizione molto rapidamente per farli accendere e spegnere molto più velocemente. Questi transistor sono gli elementi attivi all'interno degli LCD che sono disposti in una forma a matrice in modo che l'LCD possa visualizzare le informazioni. Questi sono utilizzati in applicazioni di display commerciali come rilevatori di radiografia digitale, display head-up e molti altri.
Struttura del transistor a film sottile
Un TFT è un tipo speciale di transistor ad effetto di campo realizzato semplicemente depositando film sottili di strato semiconduttore attivo, strato dielettrico e strato di elettrodo di gate su un materiale flessibile noto come substrato. Di seguito è mostrata la struttura del transistor a film sottile.
Il TFT include diversi strati realizzati utilizzando materiali diversi. Quindi, i materiali utilizzati in ogni strato sono discussi di seguito.
Il primo strato di TFT è un substrato flessibile realizzato con vetro spesso pochi micron, metalli e polimeri come il polietilenterafalato. Questo strato funge da base su cui è costruito il dispositivo elettronico.
Il secondo strato è l'elettrodo di gate composto da alluminio, oro o cromo in base all'applicazione. Questo elettrodo di gate fornisce un segnale al semiconduttore a film sottile che attiva il contatto tra source e drain.
Il terzo strato è un isolante che viene utilizzato per evitare il cortocircuito elettrico tra i due strati come lo strato semiconduttore e l'elettrodo di gate.
Il quarto strato è lo strato dell'elettrodo che è realizzato con diversi conduttori come argento, cromo alluminio o oro ed è semplicemente depositato su superfici semiconduttrici. Anche per il rivestimento conduttivo degli elettrodi di source e drain viene utilizzato l'ossido di indio-stagno (ITO). L'intero dispositivo è incapsulato all'interno di un materiale ceramico o polimerico.
Processo di fabbricazione di transistor a film sottile
I diversi livelli di fabbricazione del TFT sono discussi di seguito.
- In primo luogo, il materiale del substrato viene pulito chimicamente con l'acido o la base necessari per eliminare tutti i contenimenti che si trattengono sulla sua superficie.
- Successivamente, gli elettrodi di gate metallici vengono semplicemente depositati sul substrato con una procedura di evaporazione termica. Gli elettrodi in ceramica/polimero vengono depositati con la procedura di stampa a getto d'inchiostro/rivestimento per immersione.
- I rivestimenti isolanti vengono semplicemente depositati su un cancello con processi di deposizione chimica da vapore (CVD) o deposizione chimica da vapore potenziata al plasma (PECVD).
- Gli strati semiconduttori vengono semplicemente depositati con rivestimento per immersione se si tratta di rivestimento spray o polimerico. Sia la sorgente che il drenaggio sono simili alla procedura dell'elettrodo di gate: rivestimento a spruzzo/immersione o evaporazione termica come richiesto da idonei strati di maschera.
Come collegare un transistor a film sottile?
Di seguito è riportato lo schema di collegamento del transistor a film sottile. Questo esempio utilizza materiale semiconduttore di tipo p. Se utilizza materiale di tipo n, le polarità saranno opposte. Il transistor funziona quando il transistor è polarizzato applicando una tensione negativa tra i contatti drain e source (VDS).
Quando il transistor è spento, non verrà accumulata alcuna carica tra i contatti source e drain. Quindi, nessuna corrente può fluire tra i contatti source e drain. Per accendere il transistor, viene applicata una tensione di polarizzazione negativa al terminale di gate (VGS). Quindi i portatori di carica come i buchi all'interno dei semiconduttori si accumuleranno sull'isolamento del gate per creare un canale che consente alla corrente (ID) di fluire dallo scarico alla sorgente.
Differenza b / n Transistor a film sottile Vs Mosfet
La differenza tra transistor a film sottile e mosfet include quanto segue.
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Transistor a film sottile |
MOSFET |
| TFT è l'acronimo di Thin Film Transistor. | MOSFET è l'acronimo di transistor ad effetto di campo a semiconduttore di ossido di metallo. |
| Una sorta di transistor ad effetto di campo in cui lo strato elettricamente conduttivo è formato posizionando una pellicola sottile sul substrato dielettrico. | Tra il gate e il canale è disposto un tipo di transistor ad effetto di campo in cui è presente un sottile strato di ossido di silicio.
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| Per realizzare i TFT, vengono utilizzati diversi materiali semiconduttori come il seleniuro di cadmio, l'ossido di zinco e il silicio. | I materiali utilizzati per realizzare MOSFET sono; carburo di silicio, silicio policristallino e dielettrico ad alta resistenza. |
| I TFT vengono utilizzati come singoli interruttori negli LCD consentendo ai pixel di cambiare rapidamente le condizioni per farli accendere e spegnere molto rapidamente. | I MOSFET vengono utilizzati per commutare o amplificare le tensioni all'interno dei circuiti. |
| I TFT sono utilizzati principalmente negli LCD. | Questi sono utilizzati nei sistemi automobilistici, industriali e di comunicazione. |
In che modo un transistor a film sottile è diverso da un transistor normale?
Il transistor a film sottile è diverso rispetto al normale transistor perché; la maggior parte dei transistor normali sono realizzati con Si (silicio) e Ge (germanio) molto puri e talvolta vengono utilizzati altri materiali semiconduttori. I transistor a film sottile (TFT) sono realizzati con diversi tipi di materiali semiconduttori come silicio, ossido di zinco o seleniuro di cadmio. TFT include tre terminali come source, gate e drain mentre un normale transistor include una base, un emettitore e un collettore.
Questi transistor fungono da interruttori consentendo ai pixel di regolare rapidamente lo stato per farli accendere e spegnere molto rapidamente. Il transistor normale funge da interruttore o da amplificatore.
Vantaggi e svantaggi
Il vantaggi dei transistor a film sottile include il seguente.
- Consumano meno energia.
- Hanno un tempo di reazione più rapido.
- I TFT svolgono un ruolo chiave nel settore dei display digitali.
- Pellicola sottile transistor sono elementi chiave dell'elettronica flessibile che vengono implementati su substrati economici
- Hanno tassi di risposta rapidi, più alti e precisi.
- I display basati su TFT hanno una visibilità nitida.
- Il design fisico dei display basati su TFT è eccellente.
- Riduce l'affaticamento degli occhi.
Il svantaggi dei transistor a film sottile include il seguente.
- Dipendono dalla retroilluminazione per dare luminosità invece di generare la propria luce, quindi hanno bisogno di LED integrati nella loro disposizione di retroilluminazione.
- Utilità limitata a causa dei pannelli di vetro.
- I moduli dei TFT possono essere letti solo quando i LED sono accesi.
- I TFT possono scaricare una batteria molto rapidamente.
- Gli LCD TFT sono costosi rispetto ai tipici display monocromatici.
Applicazioni
Il applicazioni dei transistor a film sottile include il seguente.
- Il transistor a film sottile è ampiamente utilizzato in smartphone, computer, display a schermo piatto, assistenti digitali personali e sistemi di videogiochi.
- L'applicazione di transistor a film sottile più nota è negli LCD TFT,
- Questi transistor svolgono un ruolo significativo nell'attuale chimica dei materiali e nei display digitali.
- I TFT sono utilizzati all'estero in una gamma di applicazioni come LED organici, display a schermo piatto e altri dispositivi elettronici.
- I TFT sono ampiamente utilizzati come sensori all'interno dei rilevatori di raggi X.
- I dispositivi TFT si trovano in varie applicazioni di rilevamento.
- Gli LCD TFT sono utilizzati in sistemi di videogiochi, proiettori, sistemi di navigazione, dispositivi portatili, TV, assistenti digitali personali e cruscotti all'interno delle automobili.
Così, questo è una panoramica di un transistor a film sottile o TFT che svolge un ruolo significativo negli attuali display digitali. Questi sono avanzati rispetto ai MOSFET convenzionali, quindi offrono tempi di risposta rapidi e sono anche in grado di mantenere una carica elettrica. Questi hanno una vasta gamma di applicazioni negli LCD e attualmente i ricercatori si stanno concentrando sullo sviluppo di nuovi tipi di dispositivi a transistor a film sottile. Ecco una domanda per te, cos'è FET?
