ترانزیستور لایه نازک با اثر پیزو (Piezoelectric Thin-Film Transistor)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور لایه نازک با اثر پیزو (Piezoelectric Thin-Film Transistor) :
ترانزیستور لایه نازک پیزوالکتریک (Piezoelectric TFT) یک ترانزیستور لایه نازک (TFT) است که از لایه های پیزوالکتریک (به عنوان بخشی از ساختار گیت یا کانال) استفاده می کند تا با اعمال تنش مکانیکی یا ولتاژ، خواص الکتریکی آن تغییر کند. این ترانزیستورها در حسگرهای فشار، میکروفون ها، و ادوات میکروالکترومکانیکی (MEMS) کاربرد دارند.
ساختار این ترانزیستور می تواند شامل یک لایه پیزوالکتریک (مانند PZT، ZnO، AlN یا PVDF) به عنوان عایق گیت باشد. با اعمال فشار به لایه پیزوالکتریک، بار الکتریکی در سطح مشترک آن با نیمه هادی ایجاد می شود که معادل اعمال ولتاژ به گیت است. این بار، جریان کانال را مدوله می کند. بنابراین می توان از این ترانزیستور به عنوان حسگر فشار بسیار حساس استفاده کرد.
نوع دیگر، ترانزیستورهایی با کانال پیزوالکتریک هستند که در آنها خود لایه نیمه هادی خاصیت پیزوالکتریک دارد (مانند ZnO یا برخی از TMDها). در این حالت، تنش مستقیما بر روی تحرک حامل ها و گاف انرژی کانال تأثیر می گذارد (اثر پیزو-مقاومتی یا پیزو-الکتریکی).
\[ \Delta I_D = g_m \cdot \frac{d_{33} \cdot \sigma}{\epsilon} \quad \text{(d33 ضریب پیزوالکتریک، σ تنش)} \]مزایای این ترانزیستورها: حساسیت بالا به فشار و تنش، امکان مجتمع سازی با مدارهای خوانش روی یک بستر، و قابلیت ساخت بر روی زیرلایه های انعطاف پذیر (برای کاربردهای پوشیدنی). چالش ها: یکپارچه سازی مواد پیزوالکتریک با فرآیند ساخت TFT (که معمولا دمای پایین نیاز دارد)، پایداری و تکرارپذیری.
کاربردها: حسگرهای فشار لمسی در پوست الکترونیکی (E-skin)، میکروفون های MEMS، حسگرهای شتاب، و برداشت کننده های انرژی (Energy Harvesters). این ترانزیستورها هنوز در مرحله تحقیقاتی هستند اما پتانسیل بالایی برای کاربردهای نسل آینده دارند.
