Clasificación de los transistores de efecto de campo a altas temperaturas
El transistor de metal-óxido semiconductor de efecto de campo (MOSFET) es un dispositivo utilizado principalmente para amplificar señales electrónicas. Es la piedra fundamental de todos los circuitos integrados y también puede utilizarse en circuitos analógicos. Un metal-óxido semiconductor de doble difusión (DMOS) es un MOSFET de potencia que muy probablemente se encuentra en un amplificador de audio. La palabra «metal» se ha mantenido en el nombre de estos dispositivos por razones históricas. En realidad, la parte de metal se ha reemplazado por silicio policristalino. Los datos de los que se dispone para manejar los parámetros característicos, como la resistencia específica, el umbral de voltaje y la corriente de fuga de tales dispositivos de electricidad semiconductores, suelen referirse sólo a temperaturas de menos de 150°C. Sin embargo, en la actualidad, en una cantidad de campos industriales de alta tecnología, los circuitos funcionan en entornos calientes, con temperaturas que muchas veces sobrepasan los 200°C. Las industrias aeroespacial, de la aviónica, naval y de la extracción de petróleo son sólo unos pocos ejemplos. El proyecto ATHIS llevó a cabo una investigación profunda sobre la conducta de transistores DMOS verticales (VDMOS) que están a la venta a temperaturas mayores de los 150°C. El transistor VDMOS es una forma especial del transistor DMOS con dos tipos de elementos implantados, normalmente fósforo y arsénico, que se coimplantan en la región de drenaje. Los VDMOS tienen la ventaja de una resistencia en conducción menor y un tamaño lateral menor comparado a un transistor DMOS lateral. Debido al alto voltaje de ruptura, este tipo de transistor se utiliza comúnmente para dispositivos eléctricos, por ejemplo en la electrónica de los automóviles. Durante su investigación, los socios del proyecto encontraron muchos dispositivos MOSFET de bajo voltaje y baja resistencia en conducción con una temperatura de funcionamiento de hasta 175°C. Para elevar la temperatura hasta los 200°C, las simulaciones numéricas para la célula básica de un MOSFET indicaron las modificaciones requeridas. La alteración de la distancia entre células, la reducción del área de unión del cuerpo y la epitaxia, una alta dosis de implantación en la región del canal y un paquete más eficiente, propiciaron un funcionamiento satisfactorio a la temperatura requerida.
