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見るところ花にあらずと云ふことなし

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The Transistors 3---Thin Film Transistors for LCD  

2017-01-22 23:13:30|  分类: IC design |  标签: |举报 |字号 订阅

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Thin Film Transistors


说起来,Thin Film Transistor(TFT)主要用在显示屏领域。TFT又分为有机和无机两类,有机类就不说啦~无机类TFT分为p-TFT(多晶硅TFT)和a-TFT(非晶硅TFT)。其中a-TFT因为制造工艺的低温低成本而成为了主流应用器件。所以一般现在提到TFT-LCD中的TFT,指的就是a-TFT。a-TFT是直接可以做在玻璃上的晶体管。和我们平时说的MOST还是挺不一样的,属于MIS(METAL INSULATOR SEMICONDUCTOR)结构。

a-TFT又分为顶栅TFT和底栅TFT,最早出现的TFT就是顶删TFT,如下图:

The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

后期a-TFT工艺又经过了诸多改进,顶删TFT和底栅TFT变成了下面的样子(为了对比,右边放了MOS的剖面图):

The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし


是不是感觉不是一个世界的生物?The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし
然而他们仍然都是晶体管,连电流电压表达式都非常的类似(晶体管种类众多,剖面图,原材料可能都大相径庭,可是分析到最后,工作模式却都非常的相似,这也使得很多工程师都无视器件内部区别,直接调用器件)。

由于在TFT-LCD系统里面,背光源的光照射会影响TFT性能,所以底栅结构采用的比较多(用底栅来阻挡背光源的光照,避免沟道产生光生电流,使得漏电流增大)。


来看看TFT的电流电压关系:

The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし


是不是就像是一个倒置的MOS管呢The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

(其实TFT在Vg负偏压较大的时候会在前沟道产生空穴电流,具体请参考相关文献啦)

再来看看底栅TFT的较为详细的剖面图和俯视图:

The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

图中的栅极绝缘层起着模型中绝缘层的作用,而I-a-Si起着模型中半导体层的作用(看到a-Si出现在哪里了吧The Transistors 3: TFTs - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし
 ),而n+a-Si主要是个欧姆接触,在模型中没有出现。


TFT主要是在LCD模组里面做像素驱动,一般电路如下(RGB空间彩色阵列):

The Transistors 3---Thin Film Transistors - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

我们会发现TFT管都会和电容一起用。上图中带颜色的部分是像素电极,其实也是另一个电容,只是是由液晶形成的。具体看下图:

The Transistors 3---Thin Film Transistors - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

有时也会画成:
The Transistors 3---Thin Film Transistors - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし

这是一个U形管,优点是可以在不增加面积的情况下增大开态电流(相当于MOS的W增加了却没有增大面积)。

最后稍微看一下TFT的制造工艺吧The Transistors 3---Thin Film Transistors - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし (要注意的是,TFT中的栅、漏、源都是金属构成的,所以这些层可以用来做MIM电容。
 
The Transistors 3---Thin Film Transistors - dreamtower - 見るところ花にあらずと云ふことなし


 
 
 
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