MOSFET adalah transistor efek medan semikonduktor oksida logam. Atau logam-isolator-semikonduktor. Transistor bipolar memperkuat perubahan kecil arus pada ujung masukan dan menghasilkan perubahan arus yang besar pada ujung keluaran. Penguatan transistor bipolar didefinisikan sebagai rasio arus keluaran terhadap arus masukan (beta). Jenis transistor lain, yang disebut transistor efek medan (FET), mengubah perubahan tegangan masukan menjadi perubahan arus keluaran. Penguatan FET sama dengan transkonduktansinya, yang didefinisikan sebagai rasio perubahan arus keluaran terhadap perubahan tegangan masukan. Nama FET juga berasal dari masukannya (disebut gerbang) yang mempengaruhi arus yang mengalir melalui transistor dengan memproyeksikan medan listrik pada lapisan isolasi. Faktanya tidak ada arus yang mengalir melalui isolator ini, sehingga arus gerbang FET sangat kecil. FET yang paling umum menggunakan lapisan tipis silikon dioksida sebagai isolator di bawah GATE. Transistor semacam ini disebut transistor semikonduktor oksida logam (MOS), atau transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET). Karena MOSFET lebih kecil dan lebih hemat daya, MOSFET telah menggantikan transistor bipolar dalam banyak aplikasi.

Apa itu MOS? apa efeknya?

Anda bisa langsung membuka Baidu Encyclopedia untuk mengecek informasi MOSFET.

MOSFET adalah transistor efek medan semikonduktor oksida logam, atau semikonduktor isolator logam. Sumber dan saluran MOSFET dapat dibalik, dan semuanya merupakan daerah tipe-N yang terbentuk di backgate tipe-P. Dalam kebanyakan kasus, kedua wilayah ini sama, meskipun kedua ujungnya terbalik, hal ini tidak akan mempengaruhi kinerja perangkat. Perangkat semacam itu dianggap simetris.

Transistor bipolar memperkuat perubahan kecil arus pada ujung masukan dan menghasilkan perubahan arus yang besar pada ujung keluaran. Penguatan transistor bipolar didefinisikan sebagai rasio arus keluaran terhadap arus masukan (beta). Jenis transistor lain, yang disebut transistor efek medan (FET), mengubah perubahan tegangan masukan menjadi perubahan arus keluaran. Penguatan FET sama dengan transkonduktansinya, yang didefinisikan sebagai rasio perubahan arus keluaran terhadap perubahan tegangan masukan.

Nama FET juga berasal dari masukannya (disebut gerbang) yang mempengaruhi arus yang mengalir melalui transistor dengan memproyeksikan medan listrik pada lapisan isolasi. Faktanya tidak ada arus yang mengalir melalui isolator ini, sehingga arus gerbang FET sangat kecil. FET yang paling umum menggunakan lapisan tipis silikon dioksida sebagai isolator di bawah GATE. Transistor semacam ini disebut transistor semikonduktor oksida logam (MOS), atau transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET). Karena MOSFET lebih kecil dan lebih hemat daya, MOSFET telah menggantikan transistor bipolar dalam banyak aplikasi.

Pertama lihat perangkat yang lebih sederhana - kapasitor MOS - untuk lebih memahami MOSFET. Perangkat ini memiliki dua elektroda, satu dari logam dan yang lainnya dari silikon ekstrinsik, dipisahkan oleh lapisan tipis silikon dioksida. Tiang logam adalah GATE, dan terminal semikonduktor adalah backgate atau body. Lapisan oksida isolasi di antara keduanya disebut dielektrik gerbang. Perangkat yang ditampilkan memiliki pintu belakang yang terbuat dari silikon tipe P yang didoping ringan. Karakteristik kelistrikan kapasitor MOS ini dapat dijelaskan dengan menghubungkan backgate ke ground dan gate ke tegangan yang berbeda. Potensi GATE kapasitor MOS adalah 0V. Perbedaan FUNGSI KERJA antara GERBANG logam dan BACKGATE semikonduktor menimbulkan medan listrik kecil pada dielektrik. Pada perangkat, medan listrik ini menyebabkan kutub logam menjadi sedikit positif dan silikon tipe-P menjadi negatif. Medan listrik ini menarik elektron dari lapisan bawah silikon ke permukaan, dan pada saat yang sama juga mengusir lubang dari permukaan. Medan listrik ini terlalu lemah, sehingga perubahan konsentrasi pembawa sangat kecil, dan pengaruhnya terhadap karakteristik perangkat secara keseluruhan juga sangat kecil.

Apa yang terjadi jika GATE kapasitor MOS dibias maju terhadap BACKGATE. Medan listrik melintasi GATE DIELECTRIC meningkat, dan lebih banyak elektron ditarik dari substrat. Pada saat yang sama, lubang-lubang ditolak dari permukaan. Ketika tegangan GATE meningkat, akan ada lebih banyak elektron daripada lubang di permukaan. Karena kelebihan elektron, permukaan silikon tampak seperti silikon tipe-N. Pembalikan polaritas doping disebut inversi, dan lapisan silikon yang terbalik disebut saluran. Ketika tegangan GATE terus meningkat, semakin banyak elektron yang terakumulasi di permukaan, dan saluran menjadi inversi yang kuat. Tegangan dimana Kanal terbentuk disebut tegangan ambang Vt. Bila beda tegangan antara GATE dan BACKGATE lebih kecil dari tegangan ambang maka tidak ada saluran yang terbentuk. Ketika perbedaan tegangan melebihi tegangan ambang batas, saluran muncul.

Kapasitor MOS: (A) tidak bias (VBG=0V), (B) terbalik (VBG=3V), (C) terakumulasi (VBG=-3V).

Bagian tengahnya adalah kasus ketika GATE dari kapasitor MOS bertegangan negatif terhadap backgate. Medan listrik terbalik, menarik lubang ke permukaan dan menolak elektron. Permukaan silikon tampaknya memiliki doping yang lebih berat, dan perangkat dianggap berada dalam kondisi akumulasi.

Ciri-ciri kapasitor MOS dapat digunakan untuk membentuk transistor MOS. Gerbang, dielektrik, dan gerbang belakang tetap seperti semula. Di kedua sisi GATE ada dua wilayah tambahan yang didoping secara selektif. Salah satunya disebut sumber dan yang lainnya disebut saluran. Asumsikan sumber dan gerbang belakang dibumikan, dan saluran dihubungkan ke tegangan positif. Selama tegangan antara GATE dan BACKGATE masih kurang dari tegangan ambang batas, maka tidak akan terbentuk saluran. Persimpangan PN antara saluran pembuangan dan pintu belakang dibias terbalik, sehingga hanya sejumlah kecil arus yang mengalir dari saluran ke pintu belakang. Jika tegangan GATE melebihi tegangan ambang batas, saluran muncul di bawah dielektrik GATE. Saluran ini seperti lapisan tipis silikon tipe-N yang memperpendek saluran dan sumber. Arus yang terdiri dari elektron mengalir dari sumber melalui saluran ke saluran pembuangan. Secara umum, akan ada arus drain hanya ketika tegangan gerbang-ke-sumber V melebihi tegangan ambang batas Vt.

Dalam MOSFET simetris, pelabelan sumber dan saluran agak sewenang-wenang. Menurut definisinya, pembawa mengalir keluar dari sumber dan menuju saluran pembuangan. Oleh karena itu, identitas Sumber dan saluran ditentukan oleh bias perangkat. Terkadang tegangan bias pada transistor tidak tetap, dan kedua lead akan bertukar peran satu sama lain. Dalam hal ini, perancang rangkaian harus menentukan bahwa yang satu adalah saluran pembuangan dan yang lainnya adalah sumber.

Sumber dan saluran adalah MOSFET asimetris dengan doping berbeda dan bentuk geometris berbeda. Ada banyak alasan untuk membuat transistor asimetris, namun semuanya memiliki hasil akhir yang sama. Satu terminal utama dioptimalkan sebagai saluran pembuangan dan terminal lainnya dioptimalkan sebagai sumber. Jika saluran pembuangan dan sumbernya tertukar, perangkat tidak akan berfungsi dengan baik.

Transistor mempunyai saluran tipe-N sehingga disebut MOSFET saluran-N, atau NMOS. Tabung MOS saluran-P (PMOS) juga ada, yang merupakan P-MOSFET yang terdiri dari BACKGATE tipe-N yang diberi doping ringan serta sumber dan saluran tipe-P. Jika GATE transistor ini dibias maju terhadap BACKGATE, elektron tertarik ke permukaan dan lubang ditolak dari permukaan. Permukaan silikon terakumulasi dan tidak ada saluran yang terbentuk. Jika GATE dibias terbalik terhadap BACKGATE, lubang tertarik ke permukaan dan saluran terbentuk. Oleh karena itu, tegangan ambang transistor PMOS adalah negatif. Karena tegangan ambang batas NMOS adalah positif dan tegangan ambang batas PMOS adalah negatif, para insinyur biasanya menghilangkan tanda di depan tegangan ambang batas. Seorang insinyur mungkin berkata, "PMOS Vt naik dari 0.6V ke 0.7V", padahal sebenarnya PMOS Vt turun dari -0.6V ke -0.7V.