Co je tranzistor MOSFET?

Tranzistor MOSFET je polovodičové zařízení, které přepíná nebo zesiluje signály v elektronických zařízeních. MOSFET je zkratka pro tranzistor s tranzistorem s kovovým oxidem a polovodičem. Název lze různě psát jako MOSFET, MOS FET nebo MOS-FET; termín MOSFET tranzistor je běžně používán, přes jeho redundanci. Účelem tranzistoru MOSFET je ovlivnit tok elektrických nábojů zařízením pomocí malých množství elektřiny k ovlivnění toku mnohem větších množství. MOSFET jsou nejčastěji používané tranzistory v moderní elektronice.

Tranzistor MOSFET je v moderním životě všudypřítomný, protože se jedná o typ tranzistoru, který se nejčastěji používá v integrovaných obvodech, což je základ téměř všech moderních počítačů a elektronických zařízení. Tranzistor MOSFET je pro tuto roli vhodný díky nízké spotřebě a rozptylu energie, nízkému odpadnímu teplu a nízkým výrobním nákladům. Moderní integrovaný obvod může obsahovat miliardy MOSFETů. Tranzistory MOSFET jsou přítomny v zařízeních sahajících od mobilních telefonů a digitálních hodinek po obrovské superpočítače používané pro komplexní vědecké výpočty v oborech, jako je klimatologie, astronomie a fyzika částic.

MOSFET má čtyři polovodičové terminály, nazývané zdroj, hradlo, odtok a tělo. Zdroj a odtok jsou umístěny v těle tranzistoru, zatímco brána je nad těmito třemi svorkami, umístěnými mezi zdrojem a odtokem. Brána je oddělena od ostatních svorek tenkou vrstvou izolace.

MOSFET může být navržen tak, aby jako nosiče elektrického náboje používal buď záporně nabité elektrony nebo pozitivně nabité otvory elektronů. Zdrojové, hradlové a vypouštěcí terminály jsou navrženy tak, aby měly nadbytek elektronů nebo děr elektronů, což každému dává zápornou nebo kladnou polaritu. Zdroj a odtok jsou vždy stejné polarity a brána je vždy opačná polarita zdroje a odtoku.

Když je napětí mezi tělem a branou zvýšeno a brána přijímá elektrický náboj, jsou elektrické nábojové nosiče stejného náboje odpuzovány z oblasti brány a vytvářejí takzvanou depleční oblast. Pokud je tato oblast dostatečně velká, vytvoří to, co se nazývá inverzní vrstva na rozhraní izolačních a polovodivých vrstev, a poskytne kanál, kde mohou snadno proudit nosiče náboje opačné polarity brány. To umožňuje, aby ze zdroje do odtoku tekla velká množství elektřiny. Stejně jako všechny tranzistory s efektem pole, každý tranzistor MOSFET používá výhradně pozitivní nebo negativní nosiče náboje.

Tranzistory MOSFET jsou vyrobeny převážně z křemíku nebo slitiny křemík-germanium. Vlastnosti polovodičových terminálů lze změnit přidáním malých nečistot látek, jako je bor, fosfor nebo arsen, což se nazývá doping. Brána je obvykle vyrobena z polykrystalického křemíku, ačkoli některé MOSFETy mají brány vyrobené z polysilikonu legovaného s kovy, jako je titan, wolfram nebo nikl. Extrémně malé tranzistory používají brány vyrobené z kovů, jako je wolfram, tantal nebo nitrid titanu. Izolační vrstva je nejčastěji vyrobena z oxidu křemičitého (S02), ačkoli se také používají jiné oxidové sloučeniny.