MOSFET ialah transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor. Atau logam-penebat-semikonduktor. Transistor bipolar menguatkan perubahan kecil arus pada hujung input dan mengeluarkan perubahan arus besar pada hujung output. Keuntungan transistor bipolar ditakrifkan sebagai nisbah keluaran kepada arus masukan (beta). Satu lagi jenis transistor, dipanggil transistor kesan medan (FET), menukarkan perubahan voltan masukan kepada perubahan arus keluaran. Keuntungan FET adalah sama dengan transkonduktansinya, ditakrifkan sebagai nisbah perubahan arus keluaran kepada perubahan voltan masukan. Nama FET juga berasal dari inputnya (dipanggil get) yang mempengaruhi arus yang mengalir melalui transistor dengan memancarkan medan elektrik pada lapisan penebat. Sebenarnya tiada arus mengalir melalui penebat ini, jadi arus get FET adalah sangat kecil. FET yang paling biasa menggunakan lapisan nipis silikon dioksida sebagai penebat di bawah GATE. Transistor sedemikian dipanggil transistor logam-oksida-semikonduktor (MOS), atau, transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor (MOSFET). Oleh kerana MOSFET lebih kecil dan lebih cekap kuasa, mereka telah menggantikan transistor bipolar dalam banyak aplikasi.

Apakah MOS? apa kesannya?

Anda boleh terus ke Baidu Encyclopedia untuk menyemak maklumat MOSFET.

MOSFET ialah transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor, atau semikonduktor-penebat-logam. Punca dan longkang MOSFET boleh diterbalikkan, dan semuanya adalah kawasan jenis N yang terbentuk dalam pintu belakang jenis P. Dalam kebanyakan kes, kedua-dua kawasan ini adalah sama, walaupun kedua-dua hujungnya diterbalikkan, ia tidak akan menjejaskan prestasi peranti. Peranti sedemikian dianggap simetri.

Transistor bipolar menguatkan perubahan kecil arus pada hujung input dan mengeluarkan perubahan arus besar pada hujung output. Keuntungan transistor bipolar ditakrifkan sebagai nisbah keluaran kepada arus masukan (beta). Satu lagi jenis transistor, dipanggil transistor kesan medan (FET), menukarkan perubahan voltan masukan kepada perubahan arus keluaran. Keuntungan FET adalah sama dengan transkonduktansinya, ditakrifkan sebagai nisbah perubahan arus keluaran kepada perubahan voltan masukan.

Nama FET juga berasal dari inputnya (dipanggil get) yang mempengaruhi arus yang mengalir melalui transistor dengan memancarkan medan elektrik pada lapisan penebat. Sebenarnya tiada arus mengalir melalui penebat ini, jadi arus get FET adalah sangat kecil. FET yang paling biasa menggunakan lapisan nipis silikon dioksida sebagai penebat di bawah GATE. Transistor sedemikian dipanggil transistor logam-oksida-semikonduktor (MOS), atau, transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor (MOSFET). Oleh kerana MOSFET lebih kecil dan lebih cekap kuasa, mereka telah menggantikan transistor bipolar dalam banyak aplikasi.

Mula-mula lihat peranti yang lebih ringkas - kapasitor MOS - untuk lebih memahami MOSFET. Peranti ini mempunyai dua elektrod, satu daripada logam dan satu lagi daripada silikon ekstrinsik, dipisahkan oleh lapisan nipis silikon dioksida. Tiang logam ialah GATE, dan terminal semikonduktor ialah backgate atau badan. Lapisan oksida penebat di antara mereka dipanggil dielektrik pintu. Peranti yang ditunjukkan mempunyai pintu belakang yang diperbuat daripada silikon jenis P doped ringan. Ciri-ciri elektrik kapasitor MOS ini boleh dijelaskan dengan menyambungkan pintu belakang ke tanah dan pintu masuk ke voltan yang berbeza. Potensi GATE bagi kapasitor MOS ialah 0V. Perbezaan dalam FUNGSI KERJA antara GATE logam dan semikonduktor BACKGATE mencipta medan elektrik kecil pada dielektrik. Dalam peranti, medan elektrik ini menyebabkan kutub logam menjadi positif sedikit dan silikon jenis P negatif. Medan elektrik ini menarik elektron dari lapisan bawah silikon ke permukaan, dan ia menangkis lubang dari permukaan pada masa yang sama. Medan elektrik ini terlalu lemah, jadi perubahan dalam kepekatan pembawa adalah sangat kecil, dan pengaruh pada ciri keseluruhan peranti juga sangat kecil.

Apa yang berlaku apabila GATE kapasitor MOS dipincang ke hadapan berkenaan dengan BACKGATE. Medan elektrik merentasi GATE DIELEKTRIK bertambah kuat, dan lebih banyak elektron ditarik ke atas daripada substrat. Pada masa yang sama, lubang ditolak dari permukaan. Apabila voltan GATE meningkat, akan terdapat lebih banyak elektron daripada lubang di permukaan. Kerana elektron yang berlebihan, permukaan silikon kelihatan seperti silikon jenis N. Pembalikan polariti doping dipanggil penyongsangan, dan lapisan silikon terbalik dipanggil saluran. Apabila voltan GATE terus meningkat, semakin banyak elektron terkumpul di permukaan, dan saluran menjadi penyongsangan yang kuat. Voltan di mana Saluran terbentuk dipanggil voltan ambang Vt. Apabila perbezaan voltan antara GATE dan BACKGATE kurang daripada voltan ambang, tiada saluran terbentuk. Apabila perbezaan voltan melebihi voltan ambang, saluran muncul.

Kapasitor MOS: (A) tidak berat sebelah (VBG=0V), (B) terbalik (VBG=3V), (C) terkumpul (VBG=-3V).

Tengah adalah kes apabila GATE kapasitor MOS adalah voltan negatif berkenaan dengan backgate. Medan elektrik diterbalikkan, menarik lubang ke permukaan dan menolak elektron. Permukaan silikon kelihatan lebih banyak didop, dan peranti dianggap berada dalam keadaan terkumpul.

Ciri-ciri kapasitor MOS boleh digunakan untuk membentuk transistor MOS. Gate, dielektrik dan backgate kekal seperti sedia ada. Di kedua-dua belah GATE terdapat dua kawasan dop terpilih tambahan. Satu daripadanya dipanggil sumber dan satu lagi dipanggil longkang. Andaikan kedua-dua sumber dan pintu belakang dibumikan, dan longkang disambungkan kepada voltan positif. Selagi voltan antara GATE dan BACKGATE masih kurang daripada voltan ambang, tiada saluran akan terbentuk. Persimpangan PN antara longkang dan pintu belakang adalah pincang songsang, jadi hanya sejumlah kecil arus yang mengalir dari longkang ke pintu belakang. Jika voltan GATE melebihi voltan ambang, saluran muncul di bawah dielektrik GATE. Saluran ini seperti lapisan nipis silikon jenis-N yang memendekkan longkang dan punca. Arus yang terdiri daripada elektron mengalir dari sumber melalui saluran ke longkang. Secara amnya, akan ada arus longkang hanya apabila voltan get-to-source V melebihi voltan ambang Vt.

Dalam MOSFET simetri, pelabelan sumber dan longkang adalah sewenang-wenangnya. Mengikut definisi, pembawa mengalir keluar dari sumber dan ke dalam longkang. Oleh itu, identiti Sumber dan longkang ditentukan oleh berat sebelah peranti. Kadangkala voltan pincang pada transistor tidak tetap, dan kedua-dua petunjuk akan bertukar peranan antara satu sama lain. Dalam kes ini, pereka litar mesti menyatakan bahawa satu adalah longkang dan satu lagi adalah sumber.

Sumber dan longkang adalah MOSFET tidak simetri dengan doping yang berbeza dan bentuk geometri yang berbeza. Terdapat banyak sebab untuk membuat transistor asimetri, tetapi semuanya mempunyai hasil akhir yang sama. Satu terminal plumbum dioptimumkan sebagai longkang dan satu lagi dioptimumkan sebagai sumber. Jika longkang dan punca ditukar, peranti tidak akan berfungsi dengan betul.

Transistor mempunyai saluran jenis N jadi ia dipanggil MOSFET saluran N, atau NMOS. Tiub MOS (PMOS) saluran P juga wujud, iaitu P-MOSFETterdiri daripada BACKGATE jenis-N yang didop ringan dan sumber dan longkang jenis P. Jika GATE transistor ini dipincang ke hadapan berkenaan dengan BACKGATE, elektron tertarik ke permukaan dan lubang ditolak dari permukaan. Permukaan silikon terkumpul, dan tiada saluran terbentuk. Jika GATE dipincang songsang berkenaan dengan BACKGATE, lubang ditarik ke permukaan dan saluran terbentuk. Oleh itu, voltan ambang transistor PMOS adalah negatif. Oleh kerana voltan ambang NMOS adalah positif dan voltan ambang PMOS adalah negatif, jurutera biasanya mengeluarkan tanda di hadapan voltan ambang. Seorang jurutera mungkin berkata, "PMOS Vt meningkat daripada 0.6V kepada 0.7V", sedangkan sebenarnya PMOS Vt turun daripada -0.6V kepada -0.7V.