Che cos'è un transistor MOSFET?
Un transistor MOSFET è un dispositivo a semiconduttore che commuta o amplifica i segnali nei dispositivi elettronici. MOSFET è l'acronimo di transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore. Il nome può essere variamente scritto come MOSFET, MOS FET o MOS-FET; il termine transistor MOSFET è comunemente usato, nonostante la sua ridondanza. Lo scopo di un transistor MOSFET è di influenzare il flusso di cariche elettriche attraverso un dispositivo usando piccole quantità di elettricità per influenzare il flusso di quantità molto maggiori. I MOSFET sono i transistor più comunemente utilizzati nell'elettronica moderna.
Il transistor MOSFET è onnipresente nella vita moderna perché è il tipo di transistor più comunemente usato nei circuiti integrati, la base di quasi tutti i moderni computer e dispositivi elettronici. Il transistor MOSFET è adatto per questo ruolo grazie al suo basso consumo energetico e dissipazione, al basso calore di scarto e ai bassi costi di produzione di massa. Un moderno circuito integrato può contenere miliardi di MOSFET. I transistor MOSFET sono presenti in dispositivi che vanno da telefoni cellulari e orologi digitali a enormi supercomputer utilizzati per calcoli scientifici complessi in campi come la climatologia, l'astronomia e la fisica delle particelle.
Un MOSFET ha quattro terminali a semiconduttore, chiamati sorgente, gate, drain e body. La sorgente e il drain si trovano nel corpo del transistor, mentre il gate si trova sopra questi tre terminali, posizionati tra source e drain. Il cancello è separato dagli altri terminali da un sottile strato di isolamento.
Un MOSFET può essere progettato per utilizzare elettroni caricati negativamente o fori di elettroni caricati positivamente come portatori di carica elettrica. I terminali di source, gate e drain sono progettati per avere un eccesso di elettroni o buchi di elettroni, dando a ciascuno una polarità negativa o positiva. La sorgente e il drain hanno sempre la stessa polarità e il gate è sempre la polarità opposta della source e del drain.
Quando la tensione tra il corpo e il gate viene aumentata e il gate riceve una carica elettrica, i portatori di carica elettrica della stessa carica vengono respinti dall'area del gate, creando quella che viene chiamata regione di esaurimento. Se questa regione diventa abbastanza grande, creerà quello che viene chiamato strato di inversione all'interfaccia degli strati isolanti e semiconduttori, fornendo un canale in cui i portatori di carica della polarità opposta del cancello possono fluire facilmente. Ciò consente a grandi quantità di elettricità di fluire dalla sorgente allo scarico. Come tutti i transistor ad effetto di campo, ogni singolo transistor MOSFET utilizza esclusivamente supporti di carica positivi o negativi.
I transistor MOSFET sono realizzati principalmente in silicio o una lega di silicio-germanio. Le proprietà dei terminali dei semiconduttori possono essere modificate aggiungendo piccole impurità di sostanze come boro, fosforo o arsenico, un processo chiamato doping. Il cancello è solitamente realizzato in silicio policristallino, sebbene alcuni MOSFET abbiano porte realizzate in polisilicio legato con metalli come titanio, tungsteno o nichel. Transistor estremamente piccoli utilizzano cancelli realizzati con metalli come tungsteno, tantalio o nitruro di titanio. Lo strato isolante è più comunemente fatto di biossido di silicio (SO 2 ), sebbene vengano utilizzati anche altri composti di ossido.