薄膜晶体管（TFT）作用_工作原理_材料工艺

RCA（美国无线电公司）多年来一直在试验和开发晶体管，例如第一个薄膜专利就是在1957年由RCA的成员John Wallmar开发。之后，经过微电子和半导体领域的一系列发展，薄膜晶体管（TFT）于 1962 年出现。

薄膜晶体管用于液晶显示器，以提高图像质量，如对比度和可寻址性。薄膜晶体管是MOSFET的改进版本，因为它使用的是薄膜。在本文中，小编简单介绍薄膜晶体管的一些应用特性内容。

基本概念

薄膜晶体管，英文名Thin Film Transistor，简写TFT，它是一种场效应晶体管，用于LCD（液晶显示器）的每个像素，以高对比度、高亮度和高速显示屏幕信息。

薄膜晶体管包括三个端子，分别是源极、栅极和漏极，其符号如下图所示（包括N沟道和P沟道）：

工作原理

薄膜晶体管像一个单独的开关一样工作，它允许像素非常快速地调整位置，从而使它们更快地打开和关闭。

另外，薄膜晶体管是LCD中的有源元件，它们以矩阵形式排列，以便LCD可以显示信息。薄膜晶体管用于商业显示应用，如数字射线照相探测器、平视显示器等等。

结构特点

薄膜晶体管是一种特殊类型的场效应晶体管，它是通过在称为基板的柔性材料上简单地沉积有源半导体层薄膜、介电层和栅电极层而制成的。薄膜晶体管的结构如下图所示：

薄膜晶体管包括使用不同材料制成的不同层，其中每一层中使用的材料特点如下：

• 第一层是柔性基板，由几微米厚的玻璃、金属和聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物制成，该层充当构建电子设备的基础；
• 第二层是栅电极，根据应用由铝、金或铬制成，该栅电极向薄膜半导体提供信号，触发源极和漏极之间的接触；
• 第三层是绝缘体，用于避免半导体层和栅电极等两层之间的电短路；
• 第四层是电极层，由不同的导体制成，如银、铬铝或金，并简单地沉积在半导体表面上，而即使是源极和漏极的导电涂层，也使用了氧化铟锡 (ITO)，整个装置封装在陶瓷或聚合物材料中。

制造工艺

薄膜晶体管的制造工艺非常的先进，下面简单介绍下大致的制造工艺过程。

1. 首先，使用所需的酸或碱对基材材料进行化学清洗，以消除附着在其表面上的所有污染物。
2. 之后，金属栅电极通过热蒸发程序简单地沉积在基板上，陶瓷/聚合物电极通过喷墨印刷/浸涂程序沉积。
3. 绝缘涂层通过化学气相沉积 (CVD) 或等离子增强化学气相沉积 (PECVD) 工艺简单地沉积在栅极上。
4. 如果是喷涂或聚合物涂层，半导体层只需浸涂即可沉积。源极和漏极都类似于栅电极程序——根据合适的掩模层的要求进行喷涂/浸涂或热蒸发。

连接方式

薄膜晶体管的连接图如下所示。此示例使用P型半导体材料，而如果它使用N型材料，那么极性将相反。当通过在漏极和源极触点 (VDS) 之间施加负电压来偏置晶体管时，晶体管会就会工作。

当晶体管关闭时，源极和漏极触点之间不会积累电荷，所以源极和漏极触点之间没有电流流动。要打开晶体管，负偏置电压将施加到栅极端子 (VGS)。因此，半导体中的空穴等电荷载流子会积聚到栅极绝缘层，形成一个通道，使电流 (ID) 从漏极流向源极。

膜晶体管与Mosfet的区别

薄膜晶体管和Mosfet之间的区别主要表现在以下几个方面：

薄膜晶体管与普通晶体管的差异

薄膜晶体管与普通晶体管是有所区别的，这是因为大多数普通晶体管都是用非常纯的Si（硅）和Ge（锗）制成的，有时还会使用一些其他半导体材料。薄膜晶体管 (TFT) 由不同种类的半导体材料制成，例如硅、氧化锌或硒化镉。薄膜晶体管包括三个端子，如源极、栅极和漏极，而普通晶体管包括基极、发射极和集电极。

此外，薄膜晶体管晶体管通过允许像素快速调整状态以使其快速打开和关闭来充当开关，而普通晶体管充当开关或放大器。

优缺点

薄膜晶体管的优点主要包括以下内容：

• 消耗更少的电力。
• 有更快的反应时间。
• 薄膜晶体管在电子数字显示行业中发挥着关键作用。
• 薄膜晶体管是在经济基板上实现的柔性电子产品的关键元件。
• 具有快速、更高和准确的响应率。
• 基于TFT的显示器具有清晰的可视性和出色的物理设计。
• 有利于视觉观看。

薄膜晶体管的缺点包括以下内容内容：

• 它们依靠背光来提供亮度，而不是自己产生光，因此，它们需要在背光布置中内置LED。
• 由于玻璃镶板，实用性受到限制。
• TFT的模块只有在LED亮起后才能读取。
• TFT会很快耗尽电池电量。
• 与典型的单色显示器相比，TFT LCD价格昂贵。

主要应用

薄膜晶体管的应用非常的广泛，其典型的一些应用包括：

• 广泛用于智能手机、计算机、平板显示器、个人数字助理和视频游戏系统。
• 最著名的薄膜晶体管应用是在TFT LCD中。
• 在目前的材料化学和数字显示器中发挥着重要作用。
• 广泛用作X射线检测器中的传感器。
• 存在于各种传感应用中。
• 用于视频游戏系统、投影仪、导航系统、手持设备、电视和汽车仪表板。

总结

以上就是关于在当前数字显示器中发挥重要作用的薄膜晶体管的相关内容概述。这些晶体管比传统的MOSFET先进，因此它提供快速响应时间并且还能够保持电荷。此外，薄膜在液晶显示器中有着广泛的应用。目前研究人员正致力于开发新型薄膜晶体管器件。