Não existe "diagrama de circuito" único para TFT ou capacitor — eles são estruturas de dispositivo que aparecem em incontáveis topologias de circuito. Abaixo estão símbolos padrão, circuitos equivalentes simplificados, e uma aplicação canônica: o pixel LCD matriz ativa.
1. Transistor Filme Fino (TFT)
Estrutura Física (Simplificada)
- Substrato (vidro, plástico, folha metal).
- Eletrodo gate (metal: Al, Mo, Cu).
- Dielétrico gate (SiO₂, SiNₓ, óxido high-κ, ~100–300 nm).
- Semicondutor ativo (a-Si:H, IGZO, LTPS, orgânico).
- Eletrodos source/drain (metal).
- Passivação / planarização.
Símbolo Circuito
Símbolo FET padrão com gate, source, drain. Para TFTs a-Si, usualmente n-channel enhancement mode. Terminal body geralmente não trazido para fora (substrato comum).
Circuito Equivalente Pequeno Sinal
- Cgs, Cgd (capacitância overlap + fringing).
- Rs, Rd (resistência contato + acesso).
- gm (transcondutância), ro (resistência saída).
- Csub (acoplamento substrato) se back-gate bias usado.
2. Capacitor (Filme Fino / MIM / MIS)
Estruturas
- MIM (Metal-Isolador-Metal): Eletrodo topo / dielétrico (SiNₓ, Al₂O₃, Ta₂O₅, HfO₂) / eletrodo base. Alta densidade, linear.
- MIS (Metal-Isolador-Semicondutor): Gate metal / dielétrico / canal semicondutor. Tensão-dependente (acumulação/depleção). Usado como varactor ou cap armazenamento pixel.
- Interdigital / Fringe: Campos laterais para alta frequência / RFIC.
Símbolo Circuito
Duas placas paralelas. Polarizado (eletrolítico) ou não-polarizado (MIM, cerâmico, filme).
3. Integração Canônica: Circuito Pixel AM-LCD / AM-OLED
Onde TFTs e capacitores são co-fabricados e funcionalmente inseparáveis.
Pixel 2T1C (AM-LCD Mais Simples)
Vdata ────┬─────┐ │ │ ┌──┴──┐ │ │ T1 │ │ (Select TFT) │ (SW)│ │ └──┬──┘ │ │ │ ┌────┴────┐ │ Cst │ (Storage Capacitor, MIM) │ (100fF) │ └────┬────┘ │ ┌──┴──┐ │ T2 │ (Drive TFT) │ (CS)│ └──┬──┘ │ Vpixel (LC / OLED) │ Vcom / Vcathode
- T1 (Chave): Gate = Linha Gate (Scan). Source = Linha Data. Drain = Nó Armazenamento.
- Cst: Mantém Vgs de T2 por todo tempo frame (16,7 ms @ 60 Hz).
- T2 (Drive): Source = VDD (LCD) ou VDD/VSS (OLED). Drain = Eletrodo pixel.
Avançado: 7T1C / 7T2C (LTPS / Óxido para OLED)
- Compensa deslocamento Vth T2, variação mobilidade, queda IR, envelhecimento.
- Inclui TFTs sensoriamento, reset, controle emissão.
4. Outros Circuitos Comuns TFT+Cap
- Pixel Detector Raio-X: Fotodiodo (a-Si:H PIN) + TFT Chave + Cap Armazenamento → Readout IC.
- Sensor Imagem (tipo CMOS mas TFT): Pixel 3T/4T com fotodiodo pinned.
- Chave RF / Varactor: TFT como chave, cap MIM para sintonia.
- Lógica / Oscilador Anel: Inversores TFT (carga depleção/enhancement) + caps parasitas.
Notas Projeto
- TFTs são grande área, baixa mobilidade (a-Si: ~1 cm²/Vs; IGZO: 10–20; LTPS: 50–100). Não para lógica alta velocidade.
- Densidade capacitor: MIM ~1–5 fF/µm². Área é preciosa — minimize Cst.
- Uniformidade através painéis 60"–110" é desafio manufatura chave (deslocamento Vth, variação μ, queda IR).
- Processo: 4–7 máscaras (a-Si), 8–12 (LTPS/Óxido). Cada máscara = custo/yield hit.
