Co to jest tranzystor MOS?

Tranzystor półprzewodnika tlenku metalu (MOS) jest elementem konstrukcyjnym większości nowoczesnych cyfrowych wspomnień, procesorów i układów logicznych. Jest to również wspólny element w wielu analogowych i mieszanych obwodach zintegrowanych. Tranzystory te znajdują się w dowolnej liczbie urządzeń elektronicznych, od telefonów komórkowych i komputerów po lodówki kontrolowane cyfrowo i elektroniczny sprzęt medyczny. Tranzystor MOS jest dość wszechstronny i może funkcjonować jako przełącznik, wzmacniacz lub rezystor. Jest również znany jako szczególny rodzaj tranzystorowego efektu polowego (FET) zwany bramą izolowaną (IGFET) lub MOS (MOSFET). Efekt pola odnosi się do pola elektrycznego od ładunku przy bramie tranzystora.

Tranzystor MOS jest wytwarzany na podłożu kryształowym półprzewodnikowym, zwykle wykonanym z krzemu. Podłoże jest zwieńczone cienką warstwą izolacyjną, często wykonaną z dwutlenku krzemu. Nad tą warstwą znajduje się brama, zwykle wykonana z metalu lub polikrystalicznego krzemu. Obszar kryształów z jednej stronybramki nazywa się źródłem, a druga to drenaż. Źródło i drenaż są na ogół „domieszkowane” tym samym typem krzem; Kanał pod bramą jest „domieszkowany” z przeciwnym typem. Tworzy to strukturę podobną do standardowego tranzystora NPN lub PNP.

Tranzystor MOS jest zwykle wytwarzany jako PMOS lub tranzystor NMOS. Tranzystor PMOS ma źródło i odpływ krzemowy typu p; Kanał pod bramą jest typu n. Po przyłożeniu napięcia ujemnego do bramy włącza się tranzystor. Umożliwia to przepływ prądu między źródłem a drenażem. Po przyłożeniu dodatnie napięcia do bramy wyłącza się.

Tranzystor NMOS jest odwrotny: kanał typu P ze źródłem typu N i drenażem. Po przyłożeniu napięcia ujemnego na bramę tranzystora NMOS wyłącza się; Włącza go dodatnie napięcie. Jedna zaleta, jaką NMOSMa ponad PMOS przełącza prędkość - NMOS jest na ogół szybszy.

Wiele zintegrowanych obwodów wykorzystuje bramy logiczne MOS uzupełniające (CMOS). Brama CMOS składa się z dwóch rodzajów tranzystorów połączonych razem: jednego NMO i jednego PMOS. Bramy te są często preferowane tam, gdzie zużycie energii ma kluczowe znaczenie. Zazwyczaj nie używają żadnej mocy, dopóki tranzystory nie przełączają się z jednego stanu na drugi.

MOSFET w trybie wyczerpania jest specjalnym rodzajem tranzystora MOS, który można zastosować jako rezystor. Obszar bramki jest wytwarzany z dodatkową warstwą między izolatorem dwutlenku krzemu a podłożem. Warstwa jest „domieszkowana” z tym samym rodzajem krzem, co regiony odpływowe i źródłowe. Gdy nie ma ładowania przy bramie, warstwa ta prowadzi prąd. Rezystancja zależy od wielkości tranzystora podczas jego tworzenia. Obecność ładunku bramki wyłącza ten typ tranzystora MOS.

Podobnie jak większość innych tranzystorów, tranzystor MOS może wzmocnić sygnał. Ilość prądu FlowiNg między źródłem a odpływem zmienia się w zależności od sygnału bramki. Niektóre tranzystory MOS są konstruowane i indywidualnie pakowane w celu obsługi dużych prądów. Można je wykorzystać do przełączania zasilaczy, wzmacniaczy o dużej mocy, sterowników cewek i innych zastosowań analogowych lub mieszanych. Większość tranzystorów MOS jest stosowana w obwodach cyfrowych o niskiej mocy i niskiej prądu. Zazwyczaj są one zawierane w wiórach z innymi częściami, a nie stoją samotnie.