Vad är en MOSFET-transistor?
En MOSFET-transistor är en halvledaranordning som växlar eller förstärker signaler i elektroniska enheter. MOSFET är en förkortning för metall-oxid-halvledar-fälteffekttransistor. Namnet kan skrivas på olika sätt som MOSFET, MOS FET eller MOS-FET; termen MOSFET-transistor används ofta trots sin redundans. Syftet med en MOSFET-transistor är att påverka flödet av elektriska laddningar genom en anordning genom att använda små mängder el för att påverka flödet av mycket större mängder. MOSFET är de mest använda transistorerna inom modern elektronik.
MOSFET-transistorn är allestädes närvarande i modernt liv eftersom den är den transistortyp som oftast används i integrerade kretsar, basen för nästan alla moderna datorer och elektroniska enheter. MOSFET-transistorn är väl lämpad för denna roll på grund av dess låga energiförbrukning och spridning, låg spillvärme och låg produktionskostnad. En modern integrerad krets kan innehålla miljarder MOSFET. MOSFET-transistorer finns i enheter som sträcker sig från mobiltelefoner och digitala klockor till enorma superdatorer som används för komplexa vetenskapliga beräkningar inom områden som klimatologi, astronomi och partikelfysik.
En MOSFET har fyra halvledarterminaler, kallade källan, grinden, avloppet och kroppen. Källan och avloppet finns i transistorns kropp, medan grinden är ovanför dessa tre terminaler, placerade mellan källan och avloppet. Porten är separerad från de andra terminalerna med ett tunt isoleringsskikt.
En MOSFET kan utformas för att använda antingen negativt laddade elektroner eller positivt laddade elektronhål som elektriska laddningsbärare. Käll-, grind- och dräneringsterminalerna är utformade för att ha ett överskott av antingen elektroner eller elektronhål, vilket ger var och en negativ eller positiv polaritet. Källan och avloppet är alltid samma polaritet, och grinden är alltid den motsatta polariteten för källan och avloppet.
När spänningen mellan kroppen och grinden ökas och grinden får en elektrisk laddning, avstängs elektriska laddningsbärare med samma laddning från grindens område, vilket skapar det som kallas ett utarmningsområde. Om detta område blir tillräckligt stort kommer det att skapa det som kallas ett inversionsskikt vid gränssnittet mellan de isolerande och halvledande skikten, vilket tillhandahåller en kanal där laddningsbärare med motsatt polaritet hos grinden enkelt kan flyta. Detta tillåter stora mängder el att strömma från källan till avloppet. Liksom alla fälteffekttransistorer använder varje enskild MOSFET-transistor antingen positiva eller negativa laddningsbärare.
MOSFET-transistorer är främst tillverkade av kisel eller en kisel-germaniumlegering. Halvledarterminalernas egenskaper kan ändras genom att lägga till små föroreningar av ämnen som bor, fosfor eller arsenik, en process som kallas doping. Porten är vanligtvis gjord av polykristallint kisel, även om vissa MOSFET-skivor har grindar gjorda av polysilikon legerat med metaller såsom titan, volfram eller nickel. Extremt små transistorer använder grindar tillverkade av metaller såsom volfram, tantal eller titannitrid. Det isolerande skiktet är vanligtvis tillverkat av kiseldioxid (SO 2 ), även om andra oxidföreningar också används.