ترانزیستور اثر میدانی با گیت منفی (Negative-Capacitance FET - NCFET)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور اثر میدانی با گیت منفی (Negative-Capacitance FET - NCFET) :
NCFET (Negative-Capacitance FET) یک نوع ترانزیستور نوظهور است که در آن یک لایه فروالکتریک (Ferroelectric) در پشته گیت قرار داده می شود. فروالکتریک ها دارای خاصیت خازن منفی (Negative Capacitance) در یک ناحیه کاری خاص هستند. این پدیده می تواند به تقویت ولتاژ گیت داخلی (
\[ V_{int} \]) کمک کند و باعث کاهش ولتاژ کاری و بهبود Subthreshold Swing (SS) به کمتر از ۶۰ mV/dec (محدودیت بولتزمن) شود.
در NCFET، لایه فروالکتریک به صورت سری با خازن اکسید معمولی (یا مستقیما به عنوان عایق گیت) قرار می گیرد. فروالکتریک به دلیل چرخش قطبش خود، می تواند افت ولتاژ معکوس داشته باشد که منجر به افزایش مؤثر ولتاژ روی کانال می شود. نتیجه این می شود که ترانزیستور با ولتاژ گیت پایین تر، جریان بیشتری را هدایت کند و در عین حال جریان خاموشی بسیار پایینی داشته باشد.
\[ SS = \frac{\partial V_{GS}}{\partial \log_{10} I_D} \quad , \quad SS_{NCFET} < 60\,\text{mV/dec} \]مزیت اصلی NCFET، کاهش توان مصرفی (به دلیل ولتاژ تغذیه پایین تر) و امکان ادامه قانون مور با ترانزیستورهای کم مصرف است. این فناوری هنوز در مراحل تحقیقاتی است، اما نمونه های آزمایشی با لایه هایی مانند PZT، HfO2 دوپ شده (با زیرکونیوم) ساخته شده اند.
چالش ها: پایداری نقطه کار، هیسترزیس (چون فروالکتریک ذاتا هیسترزیس دارد) و سازگاری با فرآیند CMOS استاندارد. با این حال، NCFPT یکی از کاندیداهای جدی برای نسل های آینده ترانزیستورهای کم مصرف است.
