La RCA (Radio Corporation of America) pasó muchos años experimentando y desarrollando transistores. Aunque la primera patente de película delgada fue desarrollada en 1957 por un miembro de la RCA, a saber, John Wallmar 1957. Después de eso, una serie de desarrollos dentro del campo de la microelectrónica y los semiconductores, el TFT o transistor de película delgada surgió en 1962. Un TFT se usa en pantallas de cristal líquido para mejorar las cualidades de la imagen, como el contraste y la direccionabilidad. El TFT es una versión mejorada de MOSFET porque utiliza películas delgadas. Este artículo trata sobre la introducción a un transistor de película delgada o TFT: trabajar con aplicaciones.
¿Qué es un transistor de película delgada?
Una definición de transistor de película delgada es; un tipo de FET o transistor de efecto de campo que se utiliza en cada píxel individual de una pantalla LCD ( pantalla de cristal líquido ) para mostrar la información de la pantalla con alto contraste, alto brillo y alta velocidad. El símbolo del transistor de película delgada se muestra a continuación.
Principio de funcionamiento del transistor de película delgada
Estos transistores de película delgada funcionan como un interruptor individual que permite que los píxeles ajusten su posición muy rápidamente para que se enciendan y apaguen mucho más rápido. Estos transistores son los elementos activos dentro de las pantallas LCD que están dispuestos en forma de matriz para que la pantalla LCD pueda mostrar información. Estos se utilizan en aplicaciones de visualización comercial como detectores de radiografía digital, pantallas frontales y muchas más.
Estructura de transistor de película delgada
Un TFT es un tipo especial de transistor de efecto de campo que se fabrica simplemente depositando películas delgadas de capa semiconductora activa, capa dieléctrica y capa de electrodo de puerta en un material flexible conocido como sustrato. La estructura del transistor de película delgada se muestra a continuación.
El TFT incluye diferentes capas que se fabrican utilizando diferentes materiales. Por lo tanto, los materiales utilizados en cada capa se analizan a continuación.
La primera capa de TFT es un sustrato flexible que está hecho con vidrio, metales y polímeros como el polietilenterafalato. Esta capa actúa como base donde se construye el dispositivo electrónico.
La segunda capa es el electrodo de puerta que se compone de aluminio, oro o cromo según la aplicación. Este electrodo de puerta proporciona una señal al semiconductor de película delgada que activa el contacto entre la fuente y el drenaje.
La tercera capa es un aislante que se usa para evitar el cortocircuito eléctrico entre las dos capas, como la capa semiconductora y el electrodo de puerta.
La cuarta capa es la capa de electrodo que está hecha con diferentes conductores como plata, cromo aluminio u oro y simplemente se deposita sobre superficies semiconductoras. Incluso para el revestimiento conductor de electrodos de fuente y drenaje, se utiliza óxido de indio y estaño (ITO). Todo el dispositivo está encapsulado dentro de un material cerámico o polimérico.
Proceso de fabricación de transistores de película delgada
Las diferentes capas de fabricación de TFT se analizan a continuación.
- Primero, el material del sustrato se limpia químicamente con el ácido o base requerido para eliminar todas las contenciones que se mantienen en su superficie.
- Después de eso, los electrodos de puerta metálica simplemente se depositan sobre el sustrato con un procedimiento de evaporación térmica. Los electrodos de cerámica/polímero se depositan con un procedimiento de impresión por chorro de tinta/recubrimiento por inmersión.
- Los revestimientos aislantes simplemente se depositan en una puerta con procesos de deposición química de vapor (CVD) o deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD).
- Las capas de semiconductores simplemente se depositan con recubrimiento por inmersión si se trata de un recubrimiento por pulverización o polímero. Tanto la fuente como el drenaje son similares al procedimiento del electrodo de compuerta: recubrimiento por pulverización/inmersión o evaporación térmica según lo requieran las capas de máscara adecuadas.
¿Cómo conectar un transistor de película delgada?
El diagrama de conexión del transistor de película delgada se muestra a continuación. Este ejemplo utiliza material semiconductor de tipo p. Si usa material de tipo n, entonces las polaridades serán opuestas. El transistor funciona cuando el transistor está polarizado aplicando un voltaje negativo entre los contactos de drenaje y fuente (VDS).
Cuando el transistor está apagado, no se acumulará carga entre los contactos de fuente y drenaje. Por lo tanto, no puede fluir corriente entre la fuente y los contactos de drenaje. Para encender el transistor, se aplica un voltaje de polarización negativa a la terminal de puerta (VGS). Por lo tanto, los portadores de carga, como los agujeros dentro de los semiconductores, se acumularán en el aislamiento de la puerta para crear un canal que permita que la corriente (ID) fluya desde el drenaje hasta la fuente.
Diferencia b / w Transistor de película delgada Vs Mosfet
La diferencia entre los transistores de película delgada y los mosfet incluye lo siguiente.
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Transistor de película delgada |
MOSFET |
| TFT significa transistor de película delgada. | MOSFET significa transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal. |
| Un tipo de transistor de efecto de campo donde la capa eléctricamente conductora se forma colocando una película delgada sobre el sustrato dieléctrico. | Una especie de transistor de efecto de campo donde hay una capa delgada de óxido de silicio se coloca entre la puerta y el canal.
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| Para hacer TFT, se utilizan diferentes materiales semiconductores como seleniuro de cadmio, óxido de zinc y silicio. | Los materiales utilizados para fabricar MOSFET son; carburo de silicio, silicio policristalino y dieléctrico de alta k. |
| Los TFT se utilizan como interruptores individuales en las pantallas LCD al permitir que los píxeles cambien las condiciones rápidamente para que se enciendan y apaguen muy rápidamente. | Los MOSFET se utilizan para conmutar o amplificar voltajes dentro de los circuitos. |
| Los TFT se utilizan principalmente en LCD. | Estos se utilizan en sistemas automotrices, industriales y de comunicaciones. |
¿En qué se diferencia un transistor de película delgada de un transistor normal?
El transistor de película delgada es diferente en comparación con el transistor normal porque; la mayoría de los transistores normales están hechos con Si (silicio) y Ge (germanio) muy puros y, a veces, se utilizan otros materiales semiconductores. Los transistores de película delgada (TFT) están hechos con diferentes tipos de materiales semiconductores como silicio, óxido de zinc o seleniuro de cadmio. TFT incluye tres terminales como fuente, puerta y drenaje, mientras que un transistor normal incluye una base, un emisor y un colector.
Estos transistores actúan como interruptores al permitir que los píxeles ajusten el estado rápidamente para que se enciendan y apaguen muy rápidamente. El transistor normal actúa como un interruptor o un amplificador.
Ventajas y desventajas
los ventajas de los transistores de película delgada Incluya lo siguiente.
- Consumen menos energía.
- Tienen un tiempo de reacción más rápido.
- Los TFT juegan un papel clave en la industria de las pantallas digitales.
- Película delgada transistores son elementos clave de la electrónica flexible que se implementan en sustratos económicos
- Tienen tasas de respuesta rápidas, más altas y precisas.
- Las pantallas basadas en TFT tienen una visibilidad nítida.
- El diseño físico de las pantallas basadas en TFT es excelente.
- Reduce la fatiga visual.
los Desventajas de los transistores de película delgada. Incluya lo siguiente.
- Dependen de la retroiluminación para dar brillo en lugar de generar su propia luz, por lo que necesitan LED incorporados en su disposición de retroiluminación.
- Utilidad restringida debido a los paneles de vidrio.
- Los módulos de TFT solo se pueden leer una vez que los LED están encendidos.
- Los TFT pueden agotar la batería muy rápidamente.
- Las pantallas LCD TFT son caras en comparación con las típicas pantallas monocromáticas.
Aplicaciones
los aplicaciones de transistores de película delgada Incluya lo siguiente.
- El transistor de película delgada se usa ampliamente en teléfonos inteligentes, computadoras, pantallas planas, asistentes digitales personales y sistemas de videojuegos.
- La aplicación de transistores de película delgada más conocida se encuentra en las pantallas LCD TFT,
- Estos transistores juegan un papel importante en la química de materiales actual y las pantallas digitales.
- Los TFT se utilizan en una variedad de aplicaciones en el extranjero, como LED orgánicos, pantallas planas y otros dispositivos electrónicos.
- Los TFT se utilizan ampliamente como sensores dentro de los detectores de rayos X.
- Los dispositivos TFT se encuentran en varias aplicaciones de detección.
- Las pantallas LCD TFT se utilizan en sistemas de videojuegos, proyectores, sistemas de navegación, dispositivos portátiles, televisores, asistentes digitales personales y tableros de instrumentos en automóviles.
Así, esto es una descripción general de un transistor de película delgada o TFT que juega un papel importante en las pantallas digitales actuales. Estos son avanzados a los MOSFET convencionales, por lo que ofrecen tiempos de respuesta rápidos y también son capaces de retener una carga eléctrica. Estos tienen una amplia gama de aplicaciones en LCD y actualmente los investigadores se concentran en desarrollar nuevos tipos de dispositivos de transistores de película delgada. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es FET?
