Wat is een MOS-transistor?
De metaaloxide-halfgeleider (MOS) -transistor is de bouwsteen van de meeste moderne digitale geheugens, processoren en logische chips. Het is ook een gemeenschappelijk element in veel analoge en gemengde signalen geïntegreerde schakelingen. Deze transistors zijn te vinden in een willekeurig aantal elektronische apparaten, van mobiele telefoons en computers tot digitaal gestuurde koelkasten en elektronische medische apparatuur. De MOS-transistor is vrij veelzijdig en kan functioneren als een schakelaar, een versterker of een weerstand. Het is ook bekend als een bepaald type veldeffecttransistor (FET), geïsoleerde poort (IGFET) of MOS (MOSFET) genoemd. Veldeffect verwijst naar het elektrische veld van de lading aan de poort van de transistor.
De MOS-transistor wordt vervaardigd op een halfgeleiderkristalsubstraat, meestal gemaakt van silicium. Het substraat is bedekt met een dunne isolerende laag, vaak gemaakt van siliciumdioxide. Boven deze laag bevindt zich de poort, meestal gemaakt van metaal of polykristallijn silicium. Het kristalgebied aan de ene kant van de poort wordt de bron genoemd, terwijl de andere de afvoer is. De bron en afvoer zijn in het algemeen "gedoteerd" met hetzelfde type silicium; het kanaal onder de poort is "gedoteerd" met het tegenovergestelde type. Dit vormt een structuur vergelijkbaar met een standaard NPN- of PNP-transistor.
Een MOS-transistor wordt in het algemeen vervaardigd als een PMOS- of een NMOS-transistor. Een PMOS-transistor heeft een bron en een afvoer gemaakt van p-type silicium; het kanaal onder de poort is van het n-type. Wanneer een negatieve spanning op de poort wordt toegepast, schakelt de transistor in. Hierdoor kan een stroom tussen de bron en de afvoer stromen. Wanneer een positieve spanning op de poort wordt toegepast, wordt deze uitgeschakeld.
Een NMOS-transistor is het tegenovergestelde: een p-type kanaal met een n-type bron en afvoer. Wanneer een negatieve spanning wordt aangelegd aan de gate van een NMOS-transistor, wordt deze uitgeschakeld; een positieve spanning zet hem aan. Een voordeel van NMOS ten opzichte van PMOS is de schakelsnelheid - NMOS is over het algemeen sneller.
Veel geïntegreerde schakelingen gebruiken complementaire MOS (CMOS) logische poorten. Een CMOS-poort bestaat uit twee typen transistors die met elkaar zijn verbonden: een NMOS en een PMOS. Deze poorten hebben vaak de voorkeur wanneer het stroomverbruik van cruciaal belang is. Ze gebruiken meestal geen stroom totdat de transistors van de ene naar de andere toestand schakelen.
De MOSFET in de verarmingsmodus is een speciaal type MOS-transistor die als weerstand kan worden gebruikt. Het poortgebied is vervaardigd met een extra laag tussen de siliciumdioxide-isolator en het substraat. De laag is "gedoteerd" met hetzelfde type silicium als de afvoer- en brongebieden. Wanneer er geen lading bij de poort is, geleidt deze laag stroom. De weerstand wordt bepaald door de grootte van de transistor wanneer deze wordt gemaakt. De aanwezigheid van een poortlading schakelt dit type MOS-transistor uit.
Net als de meeste andere transistors kan een MOS-transistor een signaal versterken. De hoeveelheid stroom die vloeit tussen de bron en de afvoer varieert met het poortsignaal. Sommige MOS-transistors zijn geconstrueerd en individueel verpakt om grote stromen te verwerken. Deze kunnen worden gebruikt in schakelvoedingen, krachtige versterkers, spoelstuurprogramma's en andere toepassingen met analoge of gemengde signalen. De meeste MOS-transistors worden gebruikt in digitale circuits met laag vermogen en lage stroom. Deze zijn meestal opgenomen in chips met andere delen, in plaats van alleen te staan.