Co to jest tranzystor MOSFET?
Tranzystor MOSFET jest urządzeniem półprzewodnikowym, które przełącza lub wzmacnia sygnały w urządzeniach elektronicznych. MOSFET jest akronimem dla tranzystora polowego z tlenkiem metalu i półprzewodnikiem. Nazwę można zapisać jako MOSFET, MOS FET lub MOS-FET; termin tranzystor MOSFET jest powszechnie używany, pomimo jego nadmiarowości. Tranzystor MOSFET ma na celu wpływanie na przepływ ładunków elektrycznych przez urządzenie za pomocą niewielkich ilości energii elektrycznej, aby wpływać na przepływ znacznie większych ilości. Tranzystory MOSFET są najczęściej stosowanymi tranzystorami w nowoczesnej elektronice.
Tranzystor MOSFET jest wszechobecny we współczesnym życiu, ponieważ jest typem tranzystora najczęściej stosowanym w układach scalonych, stanowiącym podstawę prawie wszystkich współczesnych komputerów i urządzeń elektronicznych. Tranzystor MOSFET doskonale nadaje się do tej roli ze względu na niskie zużycie energii i rozpraszanie, niskie ciepło odpadowe oraz niskie koszty produkcji masowej. Nowoczesny układ scalony może zawierać miliardy tranzystorów MOSFET. Tranzystory MOSFET są obecne w urządzeniach, od telefonów komórkowych i zegarków cyfrowych po ogromne superkomputery używane do złożonych obliczeń naukowych w takich dziedzinach jak klimatologia, astronomia i fizyka cząstek.
MOSFET ma cztery terminale półprzewodnikowe, zwane źródłem, bramą, drenem i korpusem. Źródło i dren znajdują się w korpusie tranzystora, a bramka znajduje się powyżej tych trzech zacisków, umieszczonych między źródłem a drenem. Bramka jest oddzielona od pozostałych zacisków cienką warstwą izolacji.
MOSFET można zaprojektować tak, aby używał ujemnie naładowanych elektronów lub dodatnio dziur elektronowych jako nośników ładunku elektrycznego. Zaciski źródła, bramki i spustu są zaprojektowane tak, aby miały nadmiar elektronów lub dziur elektronów, nadając każdemu biegunowi ujemną lub dodatnią. Źródło i odpływ mają zawsze tę samą polaryzację, a bramka zawsze ma przeciwną biegunowość źródła i odpływu.
Kiedy napięcie między ciałem a bramą wzrasta, a brama otrzymuje ładunek elektryczny, nośniki ładunku elektrycznego o tym samym ładunku są odpychane z obszaru bramki, tworząc tak zwany obszar wyczerpania. Jeśli ten obszar stanie się wystarczająco duży, utworzy tak zwaną warstwę inwersyjną na styku warstw izolacyjnych i półprzewodnikowych, zapewniając kanał, w którym łatwo mogą płynąć nośniki ładunku o przeciwnej biegunowości bramki. Pozwala to na przepływ dużych ilości energii elektrycznej ze źródła do kanalizacji. Podobnie jak wszystkie tranzystory polowe, każdy tranzystor MOSFET wykorzystuje wyłącznie nośniki ładunku dodatniego lub ujemnego.
Tranzystory MOSFET są wykonane głównie z krzemu lub stopu krzemowo-germanowego. Właściwości końcówek półprzewodnikowych można zmienić przez dodanie niewielkich zanieczyszczeń substancji, takich jak bor, fosfor lub arsen, w procesie zwanym domieszkowaniem. Bramka jest zwykle wykonana z polikrystalicznego krzemu, chociaż niektóre MOSFET-y mają bramki wykonane z polikrzemu stopowego z metalami, takimi jak tytan, wolfram lub nikiel. Niezwykle małe tranzystory wykorzystują bramki wykonane z metali takich jak wolfram, tantal lub azotek tytanu. Warstwa izolacyjna jest najczęściej wykonana z dwutlenku krzemu (SO 2 ), chociaż stosowane są również inne związki tlenków.