「S8050」什么是隧穿場效應晶體管,工作原理解析

型號：S8050(1500mA,25V)

封裝：TO-92/SOT-23

品牌：壹芯微|類型：晶體管TRANSISTORS

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一、隧穿場效應晶體管是什么

隧穿場效應晶體管（TFET）與其他的mos管想對比，其S可以突破60mV/decade的限制，而且TFET的Ioff非常低，所以TFET的工作電壓可以進一步地降低。

除了使用多柵結構提高器件的柵控能力和S小于60mV/decade的TFET，另一種減小集成電路功耗的方法是降低晶體管的工作電壓Vdd。傳統的MOSFET等比例縮小原則假設閾值電壓也能等比例的縮小，但是實際上閾值電壓并不遵循這樣的原則。所以持續地減小工作電壓必然會導致柵極的驅動能力（Vdd-Vth）降低。當柵極驅動能力降低時，器件的驅動電流Ion會減小。Ion的減小使器件的延遲（t=CVdd/Ion）增加或者器件的開關速度減小。由于InAs和GaAs的電子遷移率高于Si的電子遷移率，Ge和InSb的空穴遷移率高于Si的空穴遷移率，如果選用上述高遷移率的材料作為器件的溝道材料可以緩解（Vdd-Vth）的降低帶來的Ion減小，所以在高速度和低功耗的集成電路中，III-V材料和Ge都是很有前景的器件溝道材料。

晶體管的發展

1. 真空三極管

1939年2月,Bell實驗室有一個偉大的發現,硅p_n結的誕生。1942年,普渡大學Lark_Horovitz領導的課題組中一個名叫Seymour Benzer的學生,發現鍺單晶具有其它半導體所不具有的優異的整流性能。這兩個發現滿足了美國政府的要求,也為隨后晶體管的發明打下了伏筆 。

2. 點接觸晶體管

1945年二戰結束,Shockley等發明的點接觸晶體管成為人類微電子革命的先聲。為此,Shockley為Bell遞交了第一個晶體管的專利申請。最終還是獲得了第一個晶體管專利的授權 。

3. 雙極型與單極型晶體管

Shockley在雙極型晶體管的基礎上,于1952年進一步提出了單極結型晶體管的概念,即今天所說的結型晶體管。其結構與pnp或npn雙極型晶體管類似,但在p_n材料的界面存在一個耗盡層,以使柵極與源漏導電溝道之間形成一個整流接觸。同時兩端的半導體作為柵極。通過柵極調節源漏之間電流的大小 。

4. 硅晶體管

仙童半導體由一個幾人的公司成長為一個擁有12000個職工的大企業 。

5. 集成電路

在1954年硅晶體管發明之后,晶體管的巨大應用前景已經越來越明顯。科學家的下一個目標便是如何進一步把晶體管、導線及其它器件高效地連接起來 。

6. 場效應晶體管與MOS管

1961年,MOS管的誕生。1962年,在RCA器件集成研究組工作的Stanley, Heiman和Hofstein等發現,可以通過擴散與熱氧化在Si基板上形成的導電帶、高阻溝道區以及氧化層絕緣層來構筑晶體管,即MOS管 。

英特爾公司在創立之初,目光仍然集中在內存條上。Hoff把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上,再加上存儲器;這就是世界上的第一片微處理器—4004(1971年)。4004的誕生標志著一個時代的開始,隨后英特爾在微處理器的研究中一發不可收拾,獨領風騷  。

1989年,英特爾推出了80486處理器。1993年,英特爾研制成功新一代處理器,本來按照慣常的命名規律是80586。1995年英特爾推出Pentium_Pro。1997年英特爾發布了PentiumII處理器。1999年英特爾發布了Pentium III處理器。2000年發布了Pentium 4處理器 。

二、隧穿場效應晶體管的工作原理

隧穿場效應晶體管（Tunneling Field-Effect Transistor或者TFET）的工作原理是帶間隧穿（Band-to-band tunneling或者BTBT）。BTBT最早由Zener在1934年提出來。pn結在反偏狀態下，當n區導帶中某些未被電子占據的空能態與p區價帶中某些被電子占據的能態具有相同的能量，而且勢壘區很窄時，電子會從p區價帶隧穿到n區導帶。

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