La RCA (Radio Corporation of America) avait passé de nombreuses années à expérimenter et à développer des transistors. Bien que le premier brevet de couche mince ait été développé en 1957 par un membre du RCA, à savoir John Wallmar 1957. Après cela, une série de développements dans le domaine de la microélectronique et des semi-conducteurs, le TFT ou Thin Film Transistor est apparu en 1962. Un TFT est utilisé dans écrans à cristaux liquides pour améliorer les qualités d'image telles que le contraste et l'adressabilité. Le TFT est une version améliorée de MOSFET car il utilise des couches minces. Cet article traite de l'introduction d'un transistor à couches minces ou TFT – travailler avec des applications.
Qu'est-ce qu'un transistor à couche mince ?
Une définition de transistor à couches minces est ; un type de FET ou de transistor à effet de champ qui est utilisé dans chaque pixel individuel d'un LCD ( Affichage à cristaux liquides ) pour afficher les informations de l'écran avec un contraste élevé, une luminosité élevée et une vitesse élevée. Le symbole du transistor à couches minces est illustré ci-dessous.
Principe de fonctionnement du transistor à couche mince
Ces transistors à couches minces fonctionnent comme un interrupteur individuel qui permet aux pixels d'ajuster leur position très rapidement pour les faire s'allumer et s'éteindre beaucoup plus rapidement. Ces transistors sont les éléments actifs des LCD qui sont agencés sous forme de matrice afin que le LCD puisse afficher des informations. Ceux-ci sont utilisés dans les applications d'affichage commerciales telles que les détecteurs de radiographie numérique, les affichages tête haute et bien d'autres.
Structure de transistor à couche mince
Un TFT est un type spécial de transistor à effet de champ qui est fabriqué en déposant simplement des couches minces de couche semi-conductrice active, une couche diélectrique et une couche d'électrode de grille sur un matériau flexible appelé substrat. La structure du transistor à couches minces est illustrée ci-dessous.
Le TFT comprend différentes couches qui sont fabriquées en utilisant différents matériaux. Ainsi, les matériaux utilisés dans chaque couche sont discutés ci-dessous.
La première couche de TFT est un substrat flexible composé de verre, de métaux et de polymères de quelques microns d'épaisseur comme le polyéthylène téréphalate. Cette couche agit comme une base où le dispositif électronique est construit.
La deuxième couche est l'électrode de grille qui est composée d'aluminium, d'or ou de chrome en fonction de l'application. Cette électrode de grille fournit un signal au semi-conducteur à couche mince qui déclenche le contact entre la source et le drain.
La troisième couche est un isolant qui est utilisé pour éviter le court-circuit électrique entre les deux couches comme la couche semi-conductrice et l'électrode de grille.
La quatrième couche est la couche d'électrode qui est constituée de différents conducteurs comme l'argent, le chrome, l'aluminium ou l'or et est simplement déposée sur des surfaces semi-conductrices. Même pour le revêtement conducteur des électrodes source et drain, l'oxyde d'indium et d'étain (ITO) est utilisé. L'ensemble du dispositif est encapsulé dans un matériau céramique ou polymère.
Processus de fabrication de transistors à couches minces
Les différentes couches de fabrication TFT sont décrites ci-dessous.
- Tout d'abord, le matériau du substrat est nettoyé chimiquement avec l'acide ou la base requis pour éliminer tous les confinements qui se maintiennent à sa surface.
- Après cela, les électrodes de grille métalliques sont simplement déposées sur le substrat avec une procédure d'évaporation thermique. Les électrodes en céramique/polymère sont déposées avec une procédure d'impression à jet d'encre/de revêtement par immersion.
- Les revêtements isolants sont simplement déposés sur une grille avec des procédés de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD).
- Les couches semi-conductrices sont simplement déposées avec un revêtement par immersion s'il s'agit d'un revêtement par pulvérisation ou polymère. La source et le drain sont similaires à la procédure d'électrode de grille - revêtement par pulvérisation / trempage ou évaporation thermique selon les besoins des couches de masque appropriées.
Comment connecter un transistor à couches minces ?
Le schéma de connexion du transistor à couche mince est illustré ci-dessous. Cet exemple utilise un matériau semi-conducteur de type p. S'il utilise un matériau de type n, les polarités seront opposées. Le transistor fonctionne, lorsqu'il est polarisé en appliquant une tension négative entre les contacts drain et source (VDS).
Lorsque le transistor est éteint, aucune charge ne sera accumulée entre les contacts de source et de drain. Ainsi, aucun courant ne peut circuler entre les contacts source et drain. Pour activer le transistor, une tension de polarisation négative est appliquée à la borne de grille (VGS). Ainsi, les porteurs de charge comme les trous dans les semi-conducteurs s'accumuleront dans l'isolation de la grille pour créer un canal qui permet au courant (ID) de circuler du drain à la source.
Différence n / b transistor à couche mince Vs Mosfet
La différence entre les transistors à couche mince et le mosfet comprend les éléments suivants.
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Transistor à couche mince |
MOSFET |
| TFT signifie Thin Film Transistor. | MOSFET signifie transistor à effet de champ semi-conducteur à oxyde métallique. |
| Une sorte de transistor à effet de champ où la couche électriquement conductrice est formée en plaçant un film mince sur le substrat diélectrique. | Une sorte de transistor à effet de champ où il y a une fine couche d'oxyde de silicium est disposée entre la grille et le canal.
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| Pour fabriquer des TFT, différents matériaux semi-conducteurs sont utilisés comme le séléniure de cadmium, l'oxyde de zinc et le silicium. | Les matériaux utilisés pour fabriquer MOSFET sont; carbure de silicium, silicium polycristallin et diélectrique à k élevé. |
| Les TFT sont utilisés comme commutateurs individuels dans les écrans LCD en permettant aux pixels de changer rapidement de conditions pour les faire s'allumer et s'éteindre très rapidement. | Les MOSFET sont utilisés pour commuter ou amplifier les tensions dans les circuits. |
| Les TFT sont principalement utilisés dans les LCD. | Ceux-ci sont utilisés dans les systèmes automobiles, industriels et de communication. |
En quoi un transistor à couche mince est-il différent d'un transistor normal ?
Le transistor à couches minces est différent du transistor normal car; la plupart des transistors normaux sont fabriqués avec du Si (silicium) et du Ge (germanium) très purs et parfois d'autres matériaux semi-conducteurs sont utilisés. Les transistors à couches minces (TFT) sont fabriqués avec différents types de matériaux semi-conducteurs comme le silicium, l'oxyde de zinc ou le séléniure de cadmium. Le TFT comprend trois bornes telles que la source, la grille et le drain, tandis qu'un transistor normal comprend une base, un émetteur et un collecteur.
Ces transistors agissent comme des interrupteurs en permettant aux pixels d'ajuster rapidement leur état pour les faire s'allumer et s'éteindre très rapidement. Le transistor normal agit comme un interrupteur ou un amplificateur.
Avantages et inconvénients
La avantages des transistors à couches minces inclure les éléments suivants.
- Ils consomment moins d'énergie.
- Ils ont un temps de réaction plus rapide.
- Les écrans TFT jouent un rôle clé dans l'industrie de l'affichage numérique.
- Couche mince transistors sont des éléments clés de l'électronique flexible qui sont mis en œuvre sur des substrats économiques
- Ils ont des taux de réponse rapides, plus élevés et précis.
- Les écrans basés sur TFT ont une visibilité nette.
- La conception physique des écrans TFT est excellente.
- Il réduit la fatigue oculaire.
La inconvénients des transistors à couches minces inclure les éléments suivants.
- Ils dépendent du rétroéclairage pour donner de la luminosité au lieu de générer leur propre lumière, ils ont donc besoin de LED intégrées dans leur arrangement de rétroéclairage.
- Utilité restreinte en raison des panneaux de verre.
- Les modules des TFT ne peuvent être lus qu'une fois les LED allumées.
- Les écrans TFT peuvent vider une batterie très rapidement.
- Les écrans LCD TFT sont chers par rapport aux écrans monochromes typiques.
Applications
La applications des transistors à couches minces inclure les éléments suivants.
- Le transistor à couche mince est largement utilisé dans les smartphones, les ordinateurs, les écrans plats, les assistants numériques personnels et les systèmes de jeux vidéo.
- L'application de transistor à couche mince la plus connue concerne les écrans LCD TFT,
- Ces transistors jouent un rôle important dans la chimie des matériaux actuels et les affichages numériques.
- Les TFT sont utilisés dans une gamme d'applications à l'étranger telles que les LED organiques, les écrans plats et d'autres appareils électroniques.
- Les TFT sont largement utilisés comme capteurs dans les détecteurs de rayons X.
- Les dispositifs TFT se trouvent dans diverses applications de détection.
- Les écrans LCD TFT sont utilisés dans les systèmes de jeux vidéo, les projecteurs, les systèmes de navigation, les appareils portables, les téléviseurs, les assistants numériques personnels et les tableaux de bord des automobiles.
Ainsi, ceci est un aperçu d'un transistor à couches minces ou TFT qui joue un rôle important dans les affichages numériques actuels. Ceux-ci sont avancés par rapport aux MOSFET conventionnels, ils offrent donc des temps de réponse rapides et sont également capables de conserver une charge électrique. Ceux-ci ont un large éventail d'applications dans les écrans LCD et les chercheurs se concentrent actuellement sur le développement de nouveaux types de dispositifs à transistors à couches minces. Voici une question pour vous, qu'est-ce que FET?
