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晶体管作为数字开关

1959-11
  • Mohamed M. Atalla
  • Dawon Kahng
电子实验室电路板上的 MOSFET 晶体管。

(图片仅供参考)

The fundamental building block of modern digital electronics is the transistor, specifically the MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). It operates as an electronically controlled switch. By applying a voltage to its gate terminal, the flow of current between its source and drain terminals can be turned on (representing a ‘1’) or off (representing a ‘0’), enabling the implementation of logic gates.

虽然第一个晶体管是双极结型晶体管 (BJT),但 MOSFET 凭借其可扩展性、静态功耗更低以及更高的密度,成为了数字电路的主导技术。MOSFET 有三个端子:栅极、源极和漏极。栅极通过一层薄薄的氧化层与源极和漏极之间的沟道绝缘。在栅极上施加电压会产生电场,从而控制沟道的电导率。

在数字应用中,MOSFET 在截止(关断)区和三极管/饱和(导通)区工作。当栅极电压低于某一阈值时,沟道不导电,开关处于 "关断 "状态,表示逻辑 "0"。当栅极电压高于阈值时,沟道导通,开关 "开",表示逻辑 "1"。通过组合 MOSFET,通常是 P 型和 N 型的互补对(构成 CMOS 逻辑),可以构建所有基本逻辑门。半个多世纪以来,摩尔定律所描述的 MOSFET 微型化能力推动了计算能力的指数级增长。

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电子产品

类型

物理设备

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 电子的发现
  • 半导体物理学的发展
  • 真空管技术(三极管)
  • 点接触晶体管的发明

应用程序

  • 微处理器
  • 存储芯片(DRAM、闪存)
  • 集成电路
  • 智能手机
  • 电脑
  • 所有现代电子设备

专利:

  • US3102230A

潜在创新理念

  • 用于超高速开关的石墨烯基晶体管
  • 使用电子自旋而不是电荷的自旋电子晶体管
  • 适用于超低功耗应用的隧道场效应晶体管(tfets)
  • 用于显示集成电子产品的透明晶体管
  • biodegradable silicon transistors for temporary 医疗植入物
  • 神经形态 transistors that mimic synaptic functions
  • 垂直或三维晶体管(finFET、GAA)可实现持续小型化
  • 用于光学计算的光控制光子晶体管
相关内容: 晶体管、mosfet、cmos、数字开关、半导体、集成电路、逻辑门、摩尔定律。

历史背景

晶体管作为数字开关

1950
1957
1957
1959-11
1960
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1950
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1957
1958
1960
1960
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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