A RCA (Radio Corporation of America) passou muitos anos experimentando e desenvolvendo transistores. Embora a primeira patente de filme fino tenha sido desenvolvida em 1957 por um membro da RCA, chamado John Wallmar, em 1957. Depois disso, uma série de desenvolvimentos no campo da microeletrônica e semicondutores, o TFT ou Thin Film Transistor surgiu em 1962. Um TFT é usado em monitores de cristal líquido para melhorar as qualidades de imagem, como contraste e endereçamento. O TFT é uma versão melhorada do MOSFET porque usa filmes finos. Este artigo discute a introdução a um transistor de filme fino ou TFT – trabalhando com aplicativos.
O que é um Transistor de Filme Fino?
Uma definição de transistor de película fina é; um tipo de FET ou transistor de efeito de campo que é usado em cada pixel individual de um LCD ( visor de cristal líquido ) para exibir as informações da tela em alto contraste, alto brilho e alta velocidade. O símbolo do transistor de filme fino é mostrado abaixo.
Princípio de Funcionamento do Transistor de Filme Fino
Esses transistores de película fina funcionam como um interruptor individual que permite que os pixels ajustem a posição muito rapidamente para que sejam ligados e desligados muito mais rapidamente. Esses transistores são os elementos ativos dentro dos LCDs que são organizados em forma de matriz para que o LCD possa exibir informações. Eles são usados em aplicações de exibição comercial, como detectores de radiografia digital, visores frontais e muito mais.
Estrutura do Transistor de Filme Fino
Um TFT é um tipo especial de transistor de efeito de campo que é feito simplesmente depositando filmes finos de camada semicondutora ativa, camada dielétrica e camada de eletrodo de porta em um material flexível conhecido como substrato. A estrutura do transistor de filme fino é mostrada abaixo.
O TFT inclui diferentes camadas que são feitas usando diferentes materiais. Assim, os materiais usados em cada camada são discutidos abaixo.
A primeira camada de TFT é um substrato flexível feito com vidro, metais e polímeros de espessura de poucos mícrons, como o Polietilenoterafalato. Esta camada atua como uma base onde o dispositivo eletrônico é construído.
A segunda camada é o eletrodo de porta que é feito de alumínio, ouro ou cromo com base na aplicação. Este eletrodo de porta fornece um sinal para o semicondutor de película fina que aciona o contato entre a fonte e o dreno.
A terceira camada é um isolante que é usado para evitar o curto-circuito elétrico entre as duas camadas, como a camada semicondutora e o eletrodo de porta.
A quarta camada é a camada de eletrodo que é feita com diferentes condutores como prata, cromo, alumínio ou ouro e é simplesmente depositada sobre superfícies semicondutoras. Mesmo para conduzir o revestimento de eletrodos de fonte e dreno, é usado óxido de índio e estanho (ITO). Todo o dispositivo é encapsulado dentro de um material cerâmico ou polimérico.
Processo de Fabricação de Transistor de Filme Fino
As diferentes camadas de fabricação de TFT são discutidas abaixo.
- Primeiro, o material do substrato é limpo quimicamente com o ácido ou base necessário para eliminar todas as contenções que estão retidas em sua superfície.
- Depois disso, os eletrodos de porta metálica são simplesmente depositados no substrato com um procedimento de evaporação térmica. Os eletrodos de cerâmica/polímero são depositados com impressão a jato de tinta/procedimento de revestimento por imersão.
- Os revestimentos isolantes são simplesmente depositados em um portão com os processos de Deposição Química de Vapor (CVD) ou Deposição Química de Vapor Aprimorada por Plasma (PECVD).
- Camadas semicondutoras são simplesmente depositadas com revestimento por imersão se for spray ou revestimento de polímero. Tanto a fonte quanto o dreno são semelhantes ao procedimento do eletrodo de porta - revestimento por pulverização/imersão ou evaporação térmica, conforme exigido por camadas de máscara adequadas.
Como conectar um transistor de filme fino?
O diagrama de conexão do transistor de filme fino é mostrado abaixo. Este exemplo usa material semicondutor tipo p. Se usar material do tipo n, as polaridades serão opostas. O transistor opera, quando o transistor é polarizado pela aplicação de uma tensão negativa entre os contatos de dreno e fonte (VDS).
Quando o transistor é desligado, nenhuma carga será acumulada entre os contatos de fonte e dreno. Portanto, nenhuma corrente pode fluir entre os contatos de fonte e dreno. Para ligar o transistor, uma tensão de polarização negativa é aplicada ao terminal de porta (VGS). Portanto, os portadores de carga, como buracos nos semicondutores, se acumularão no isolamento do portão para criar um canal que permite que a corrente (ID) flua do dreno para a fonte.
Diferença b/w Thin Film Transistor Vs Mosfet
A diferença entre transistores de filme fino e mosfet inclui o seguinte.
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Transistor de Filme Fino |
MOSFET |
| TFT significa Thin Film Transistor. | MOSFET significa transistor de efeito de campo semicondutor de óxido de metal. |
| Um tipo de transistor de efeito de campo onde a camada eletricamente condutora é formada pela colocação de um filme fino sobre o substrato dielétrico. | Uma espécie de transistor de efeito de campo onde há uma fina camada de óxido de silício é disposta entre o portão e o canal.
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| Para fazer TFTs, diferentes materiais semicondutores são usados como seleneto de cádmio, óxido de zinco e silício. | Os materiais usados para fazer MOSFET são; carboneto de silício, silício policristalino e dielétrico de alto k. |
| TFTs são usados como interruptores individuais em LCDs, permitindo que os pixels mudem as condições rapidamente para que sejam ligados e desligados muito rapidamente. | Os MOSFETs são usados para comutar ou amplificar tensões dentro de circuitos. |
| TFTs são usados principalmente em LCDs. | Estes são usados em sistemas automotivos, industriais e de comunicações. |
Como um transistor de filme fino é diferente de um transistor normal?
O transistor de película fina é diferente do transistor normal porque; a maioria dos transistores normais são feitos com Si (silício) e Ge (germânio) muito puros e, às vezes, alguns outros materiais semicondutores são usados. Transistores de filme fino (TFTs) são feitos com diferentes tipos de materiais semicondutores como silício, óxido de zinco ou seleneto de cádmio. O TFT inclui três terminais como fonte, porta e dreno, enquanto um transistor normal inclui uma base, emissor e coletor.
Esses transistores atuam como interruptores, permitindo que os pixels ajustem o estado rapidamente para que sejam ligados e desligados muito rapidamente. O transistor normal atua como um interruptor ou um amplificador.
Vantagens e desvantagens
o Vantagens dos transistores de filme fino inclui o seguinte.
- Consomem menos energia.
- Eles têm um tempo de reação mais rápido.
- Os TFTs desempenham um papel fundamental na indústria de exibição digital.
- filme fino transistores são elementos-chave da eletrônica flexível que são implementados em substratos econômicos
- Eles têm taxas de resposta rápidas, mais altas e precisas.
- Os monitores baseados em TFT têm visibilidade nítida.
- O design físico dos monitores baseados em TFT é excelente.
- Reduz a fadiga ocular.
o Desvantagens dos transistores de filme fino inclui o seguinte.
- Eles dependem da luz de fundo para fornecer brilho em vez de gerar sua própria luz, portanto, precisam de LEDs embutidos em seu arranjo de luz de fundo.
- Utilidade restrita devido aos painéis de vidro.
- Os módulos de TFTs só podem ser lidos quando os LEDs estiverem acesos.
- Os TFTs podem esgotar a bateria muito rapidamente.
- Os LCDs TFT são caros em comparação com os monitores monocromáticos típicos.
Formulários
o aplicações de transistores de filme fino inclui o seguinte.
- O transistor de película fina é amplamente utilizado em smartphones, computadores, monitores de tela plana, assistentes digitais pessoais e sistemas de videogame.
- A aplicação de transistor de filme fino mais conhecida está em LCDs TFT,
- Esses transistores desempenham um papel significativo na química de materiais e displays digitais atuais.
- Os TFTs são usados em diversas aplicações, como LEDs orgânicos, monitores de tela plana e outros dispositivos eletrônicos.
- TFTs são amplamente utilizados como sensores dentro de detectores de raios-X.
- Os dispositivos TFT são encontrados em várias aplicações de detecção.
- Os LCDs TFT são utilizados em sistemas de videogame, projetores, sistemas de navegação, dispositivos portáteis, TVs, assistentes digitais pessoais e painéis de automóveis.
Assim, este é uma visão geral de um transistor de filme fino ou TFT, que desempenha um papel significativo nos displays digitais atuais. Estes são avançados para MOSFETs convencionais, por isso oferecem tempos de resposta rápidos e também são capazes de reter uma carga elétrica. Estes têm uma ampla gama de aplicações em LCDs e atualmente pesquisadores se concentram no desenvolvimento de novos tipos de dispositivos de transistores de película fina. Aqui está uma pergunta para você, o que é FET?
