Что такое МОП-транзистор?

Металлооксидный полупроводниковый (MOS) транзистор является строительным блоком большинства современных цифровых запоминающих устройств, процессоров и логических чипов. Это также общий элемент во многих аналоговых и смешанных интегральных схемах. Эти транзисторы можно найти в любом количестве электронных устройств, от сотовых телефонов и компьютеров до холодильников с цифровым управлением и электронного медицинского оборудования. МОП-транзистор достаточно универсален и может функционировать как переключатель, усилитель или резистор. Он также известен как особый тип полевого транзистора (FET), называемый изолированным затвором (IGFET) или MOS (MOSFET). Полевой эффект относится к электрическому полю от заряда на затворе транзистора.

МОП-транзистор изготовлен на полупроводниковой кристаллической подложке, обычно изготовленной из кремния. Подложка покрыта тонким изолирующим слоем, часто из диоксида кремния. Над этим слоем находится затвор, обычно изготовленный из металла или поликристаллического кремния. Кристаллическая область на одной стороне ворот называется истоком, а другая - стоком. Исток и сток обычно «легированы» кремнием того же типа; канал под воротами «допирован» противоположным типом. Это формирует структуру, подобную стандартному NPN или PNP транзистору.

МОП-транзистор обычно изготавливается как PMOS или NMOS-транзистор. Транзистор PMOS имеет исток и сток из кремния р-типа; канал под воротами n-типа. Когда на затвор подается отрицательное напряжение, транзистор включается. Это позволяет току течь между истоком и стоком. Когда на затвор подается положительное напряжение, оно отключается.

NMOS-транзистор противоположен: канал p-типа с истоком и стоком n-типа. Когда на затвор NMOS-транзистора подается отрицательное напряжение, оно отключается; положительное напряжение включает его. Одним из преимуществ NMOS по сравнению с PMOS является скорость переключения - NMOS, как правило, быстрее.

Многие интегральные схемы используют дополнительные логические элементы MOS (CMOS). Ворота CMOS состоят из двух типов транзисторов, соединенных вместе: один NMOS и один PMOS. Эти ворота часто предпочитаются там, где энергопотребление критично. Обычно они не используют питание, пока транзисторы не переключатся из одного состояния в другое.

МОП-транзистор в режиме обеднения - это специальный тип МОП-транзистора, который можно использовать в качестве резистора. Его область затвора изготовлена ​​с дополнительным слоем между изолятором из диоксида кремния и подложкой. Слой «легирован» кремнием того же типа, что и области стока и истока. Когда на затворе нет заряда, этот слой проводит ток. Сопротивление определяется размером транзистора при его создании. Наличие заряда затвора выключает этот тип МОП-транзистора.

Как и большинство других транзисторов, МОП-транзистор может усиливать сигнал. Количество тока, протекающего между истоком и стоком, зависит от сигнала затвора. Некоторые МОП-транзисторы сконструированы и упакованы индивидуально для работы с большими токами. Они могут использоваться в импульсных источниках питания, усилителях большой мощности, драйверах катушек и других аналоговых или смешанных сигналах. Большинство МОП-транзисторов используются в маломощных, слаботочных цифровых цепях. Они обычно включаются в микросхемы с другими частями, а не стоят отдельно.