Qu'est-ce qu'un transistor MOSFET?
Un transistor MOSFET est un dispositif à semi-conducteur qui commute ou amplifie des signaux dans des dispositifs électroniques. MOSFET est un acronyme pour transistor à effet de champ métal – oxyde – semi-conducteur. Le nom peut être écrit de différentes manières: MOSFET, MOS FET ou MOS-FET; le terme transistor MOSFET est couramment utilisé malgré sa redondance. Le but d’un transistor MOSFET est d’affecter le flux de charges électriques à travers un dispositif en utilisant de petites quantités d’électricité pour influencer le flux de quantités beaucoup plus grandes. Les MOSFET sont les transistors les plus couramment utilisés dans l'électronique moderne.
Le transistor MOSFET est omniprésent dans la vie moderne car il s’agit du type de transistor le plus utilisé dans les circuits intégrés, à la base de presque tous les ordinateurs et appareils électroniques modernes. Le transistor MOSFET convient parfaitement à ce rôle en raison de sa faible consommation et dissipation d’énergie, de sa faible chaleur perdue et de ses faibles coûts de production en masse. Un circuit intégré moderne peut contenir des milliards de MOSFET. Les transistors MOSFET sont présents dans des appareils allant des téléphones cellulaires et des montres numériques aux énormes superordinateurs utilisés pour des calculs scientifiques complexes dans des domaines tels que la climatologie, l'astronomie et la physique des particules.
Un MOSFET possède quatre terminaux à semi-conducteurs, appelés source, grille, drain et corps. La source et le drain sont situés dans le corps du transistor, tandis que la grille est située au-dessus de ces trois bornes, entre la source et le drain. La porte est séparée des autres terminaux par une fine couche d’isolant.
Un MOSFET peut être conçu pour utiliser des électrons chargés négativement ou des trous pour électrons chargés positivement en tant que porteurs de charge électrique. Les bornes de source, de grille et de drain sont conçues pour avoir un excès d’électrons ou de trous pour électrons, ce qui donne à chacune une polarité négative ou positive. La source et le drain ont toujours la même polarité et la porte est toujours la polarité opposée de la source et du drain.
Lorsque la tension entre le corps et la porte est augmentée et que la porte reçoit une charge électrique, les porteurs de charge électrique de la même charge sont repoussés de la zone de la porte, créant ce qu'on appelle une région d'appauvrissement. Si cette région devient suffisamment grande, elle créera ce qu’on appelle une couche d’inversion à l’interface des couches isolante et semi-conductrice, fournissant un canal où les porteurs de charge de polarité opposée de la porte peuvent s’écouler facilement. Cela permet à de grandes quantités d'électricité de s'écouler de la source au drain. Comme tous les transistors à effet de champ, chaque transistor MOSFET utilise exclusivement des porteurs de charge positifs ou négatifs.
Les transistors MOSFET sont principalement constitués de silicium ou d’un alliage silicium-germanium. Les propriétés des terminaux semi-conducteurs peuvent être modifiées en ajoutant de petites impuretés de substances telles que le bore, le phosphore ou l'arsenic, un processus appelé dopage. La grille est généralement en silicium polycristallin, bien que certains MOSFET aient des grilles en silicium polycristallin allié à des métaux tels que le titane, le tungstène ou le nickel. Les transistors extrêmement petits utilisent des grilles fabriquées à partir de métaux tels que le tungstène, le tantale ou le nitrure de titane. La couche isolante est le plus souvent en dioxyde de silicium (SO 2 ), bien que d'autres composés d'oxydes soient également utilisés.