Wat is een MOSFET-transistor?
Een MOSFET-transistor is een halfgeleiderapparaat dat signalen in elektronische apparaten schakelt of versterkt. MOSFET is een acroniem voor metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor. De naam kan op verschillende manieren worden geschreven als MOSFET, MOS FET of MOS-FET; de term MOSFET-transistor wordt vaak gebruikt, ondanks zijn redundantie. Het doel van een MOSFET-transistor is om de stroom van elektrische ladingen door een apparaat te beïnvloeden door kleine hoeveelheden elektriciteit te gebruiken om de stroom van veel grotere hoeveelheden te beïnvloeden. MOSFET's zijn de meest gebruikte transistors in moderne elektronica.
De MOSFET-transistor is alomtegenwoordig in het moderne leven omdat het het transistortype is dat het meest wordt gebruikt in geïntegreerde schakelingen, de basis van bijna alle moderne computers en elektronische apparaten. De MOSFET-transistor is zeer geschikt voor deze rol vanwege het lage stroomverbruik en de dissipatie, de lage afvalwarmte en de lage massaproductiekosten. Een modern geïntegreerd circuit kan miljarden MOSFET's bevatten. MOSFET-transistoren zijn aanwezig in apparaten variërend van mobiele telefoons en digitale horloges tot enorme supercomputers die worden gebruikt voor complexe wetenschappelijke berekeningen op gebieden zoals klimatologie, astronomie en deeltjesfysica.
Een MOSFET heeft vier halfgeleideraansluitingen, de bron, gate, drain en body genoemd. De bron en afvoer bevinden zich in het lichaam van de transistor, terwijl de poort zich boven deze drie klemmen bevindt, geplaatst tussen de bron en afvoer. De poort is gescheiden van de andere terminals door een dunne laag isolatie.
Een MOSFET kan worden ontworpen om ofwel negatief geladen elektronen of positief geladen elektronengaten te gebruiken als elektrische ladingsdragers. De bron-, poort- en afvoeraansluitingen zijn ontworpen om een overmaat elektronen of elektronengaten te hebben, die elk een negatieve of positieve polariteit geven. De bron en afvoer hebben altijd dezelfde polariteit en de poort heeft altijd de tegenovergestelde polariteit van de bron en afvoer.
Wanneer de spanning tussen het lichaam en de poort wordt verhoogd en de poort een elektrische lading ontvangt, worden elektrische ladingsdragers van dezelfde lading afgestoten uit het gebied van de poort, waardoor een zogenaamd verarmingsgebied wordt gevormd. Als dit gebied groot genoeg wordt, zal het een zogenaamde inversielaag creëren op het grensvlak van de isolerende en halfgeleidende lagen, waardoor een kanaal ontstaat waar ladingsdragers met de tegenovergestelde polariteit van de poort gemakkelijk kunnen stromen. Hierdoor kunnen grote hoeveelheden elektriciteit van de bron naar de afvoer stromen. Zoals alle veldeffecttransistors gebruikt elke individuele MOSFET-transistor uitsluitend positieve of negatieve ladingsdragers.
MOSFET-transistors zijn hoofdzakelijk gemaakt van silicium of een silicium-germaniumlegering. De eigenschappen van de halfgeleideraansluitingen kunnen worden gewijzigd door kleine onzuiverheden van stoffen zoals boor, fosfor of arseen toe te voegen, een proces dat doping wordt genoemd. De poort is meestal gemaakt van polykristallijn silicium, hoewel sommige MOSFET's poorten hebben gemaakt van polysilicium gelegeerd met metalen zoals titanium, wolfraam of nikkel. Extreem kleine transistoren gebruiken poorten gemaakt van metalen zoals wolfraam, tantaal of titaniumnitride. De isolerende laag is meestal gemaakt van siliciumdioxide (SO 2 ), hoewel ook andere oxideverbindingen worden gebruikt.