Vad är en MOS-transistor?
Metaloxid semiconductor (MOS) transistor är byggstenen för de flesta moderna digitala minnen, processorer och logikchips. Det är också ett vanligt element i många analoga och integrerade kretsar med integrerad signal. Dessa transistorer finns i valfritt antal elektroniska enheter från mobiltelefoner och datorer till digitalt styrda kylskåp och elektronisk medicinsk utrustning. MOS-transistorn är ganska mångsidig och kan fungera som en omkopplare, en förstärkare eller ett motstånd. Det är också känt som en viss typ av fälteffekttransistor (FET) som kallas isolerad grind (IGFET) eller MOS (MOSFET). Fälteffekt avser det elektriska fältet från laddningen vid grinden till transistorn.
MOS-transistorn tillverkas på ett halvledarkristallunderlag, vanligtvis tillverkat av kisel. Underlaget toppas med ett tunt isolerande skikt, ofta tillverkat av kiseldioxid. Ovanför detta lager är grinden, vanligtvis tillverkad av antingen metall eller polykristallint kisel. Kristallregionen på ena sidan av grinden kallas källan, medan den andra är avloppet. Källan och avloppet är i allmänhet "dopade" med samma typ av kisel; kanalen under porten är "dopad" med motsatt typ. Detta bildar en struktur som liknar en standard NPN- eller PNP-transistor.
En MOS-transistor tillverkas vanligtvis antingen som en PMOS eller en NMOS-transistor. En PMOS-transistor har en källa och en dränering gjord av kisel av p-typ; kanalen under grinden är av n-typ. När en negativ spänning appliceras på grinden slås transistorn på. Detta gör att en ström flyter mellan källan och avloppet. När en positiv spänning appliceras på grinden stängs den av.
En NMOS-transistor är motsatsen: en kanal av p-typ med en n-typkälla och dränering. När en negativ spänning anbringas vid grinden till en NMOS-transistor stängs den av; en positiv spänning sätter på den. En fördel som NMOS har över PMOS är växlingshastighet - NMOS är i allmänhet snabbare.
Många integrerade kretsar använder komplementära MOS (CMOS) logiska grindar. En CMOS-grind består av två typer av transistorer kopplade samman: en NMOS och en PMOS. Dessa grindar föredras ofta där kraftförbrukningen är kritisk. De använder vanligtvis ingen ström tills transistorerna växlar från ett tillstånd till det andra.
MOSFET-utarmningsläget är en speciell typ av MOS-transistor som kan användas som motstånd. Dess grindyta är tillverkad med ett extra lager mellan kiseldioxidisolatorn och underlaget. Skiktet är "dopat" med samma typ av kisel som avlopps- och källregionerna. När det inte finns någon laddning vid grinden leder detta skikt ström. Resistansen bestäms av storleken på transistorn när den skapas. Närvaron av en grindladdning stänger av denna typ av MOS-transistor.
Liksom de flesta andra transistorer kan en MOS-transistor förstärka en signal. Mängden ström som flyter mellan källan och avloppet varierar med grindsignalen. Vissa MOS-transistorer är konstruerade och förpackade individuellt för att hantera stora strömmar. Dessa kan användas för att växla strömförsörjning, högeffektförstärkare, spoldrivrutiner och andra analoga eller blandade signalapplikationer. De flesta MOS-transistorer används i lågströmssnabba digitala kretsar. Dessa inkluderas vanligtvis inuti chips med andra delar, snarare än att stå ensamma.