MOSトランジスタとは

MOS（金属酸化物半導体）トランジスタは、最新のデジタルメモリ、プロセッサ、ロジックチップの構成要素です。 また、多くのアナログおよび混合信号集積回路で一般的な要素です。 これらのトランジスタは、携帯電話やコンピューターからデジタル制御された冷蔵庫や電子医療機器に至るまで、あらゆる電子機器に搭載されています。 MOSトランジスタは非常に用途が広く、スイッチ、アンプ、または抵抗として機能します。 また、絶縁ゲート（IGFET）またはMOS（MOSFET）と呼ばれる特定のタイプの電界効果トランジスタ（FET）としても知られています。 電界効果とは、トランジスタのゲートの電荷による電界を指します。

MOSトランジスタは、通常シリコン製の半導体結晶基板上に製造されます。 基板の上部には、多くの場合二酸化ケイ素でできた薄い絶縁層があります。 この層の上にはゲートがあり、通常は金属または多結晶シリコンでできています。 ゲートの片側の結晶領域はソースと呼ばれ、もう一方はドレインです。 通常、ソースとドレインは同じタイプのシリコンで「ドープ」されています。 ゲートの下のチャネルは反対のタイプで「ドープ」されています。 これは、標準のNPNまたはPNPトランジスタに似た構造を形成します。

MOSトランジスタは、一般にPMOSまたはNMOSトランジスタとして製造されます。 ＰＭＯＳトランジスタは、ｐ型シリコンで作られたソースとドレインを備えている。 ゲートの下のチャネルはn型です。 ゲートに負の電圧が印加されると、トランジスタがオンになります。 これにより、ソースとドレインの間に電流が流れます。 正の電圧がゲートに印加されると、ゲートは遮断されます。

NMOSトランジスタはその反対です。n型のソースとドレインを備えたp型チャネルです。 NMOSトランジスタのゲートに負の電圧が印加されると、スイッチはオフになります。 正の電圧でオンになります。 NMOSがPMOSを上回る利点の1つはスイッチング速度です。NMOSは一般に高速です。

多くの集積回路は、相補型MOS（CMOS）論理ゲートを使用しています。 CMOSゲートは、配線された2つのタイプのトランジスタで構成されます。1つのNMOSと1つのPMOSです。 これらのゲートは、消費電力が重要な場合によく使用されます。 通常、トランジスタが一方の状態から他方の状態に切り替わるまで電力を使用しません。

デプレッションモードMOSFETは、抵抗として使用できる特別なタイプのMOSトランジスタです。 そのゲート領域は、二酸化シリコン絶縁体と基板との間に追加の層を使用して製造されます。 この層は、ドレインおよびソース領域と同じタイプのシリコンで「ドープ」されています。 ゲートに電荷がない場合、この層は電流を伝導します。 抵抗は、作成時のトランジスタのサイズによって決まります。 ゲート電荷が存在すると、このタイプのMOSトランジスタがオフになります。

他のほとんどのトランジスタと同様に、MOSトランジスタは信号を増幅できます。 ソースとドレインの間に流れる電流の量は、ゲート信号によって異なります。 一部のMOSトランジスタは、大電流を処理するために構築され、個別にパッケージ化されています。 これらは、スイッチング電源、ハイパワーアンプ、コイルドライバー、その他のアナログまたはミックスドシグナルアプリケーションで使用できます。 ほとんどのMOSトランジスタは、低電力、低電流のデジタル回路で使用されます。 これらは通常、単独ではなく、チップ内に他の部品とともに含まれています。