De MOSFET is een metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor. Of metaal-isolator-halfgeleider. De bipolaire transistor versterkt de kleine verandering in de stroom aan de ingangszijde en levert een grote verandering in de stroom aan de uitgangszijde. De versterking van een bipolaire transistor wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de uitgangsstroom en de ingangsstroom (β). Een ander type transistor, een veldeffecttransistor (FET), zet veranderingen in de ingangsspanning om in veranderingen in de uitgangsstroom. De versterking van een FET is gelijk aan de transconductantie, gedefinieerd als de verhouding tussen de verandering in de uitgangsstroom en de verandering in de ingangsspanning. De naam van de FET is ook afgeleid van de ingang (de gate) die de stroom door de transistor beïnvloedt door een elektrisch veld op een isolerende laag te projecteren. In feite loopt er geen stroom door deze isolator, waardoor de gatestroom van de FET zeer klein is. De meest voorkomende FET gebruikt een dunne laag siliciumdioxide als isolator onder de GATE. Dergelijke transistoren worden metaaloxide-halfgeleider (MOS)-transistoren of metaaloxide-halfgeleider-veldeffecttransistoren (MOSFET's) genoemd. Omdat MOSFET's kleiner en energiezuiniger zijn, hebben ze in veel toepassingen bipolaire transistoren vervangen.

Wat is MOS? wat is het effect?

U kunt rechtstreeks naar de Baidu Encyclopedia gaan om informatie over MOSFET te bekijken.

De MOSFET is een metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor, of een metaalisolator-halfgeleider. De source en drain van de MOSFET kunnen worden omgedraaid; het zijn allemaal N-type gebieden gevormd in de P-type backgate. In de meeste gevallen zijn deze twee gebieden hetzelfde; zelfs als de twee uiteinden worden omgedraaid, heeft dit geen invloed op de prestaties van het apparaat. Dergelijke apparaten worden als symmetrisch beschouwd.

De bipolaire transistor versterkt de kleine verandering van de stroom aan de ingangszijde en voert een grote stroomverandering uit aan de uitgangszijde. De versterking van een bipolaire transistor wordt gedefinieerd als de verhouding tussen uitgangs- en ingangsstroom (bèta). Een ander type transistor, een veldeffecttransistor (FET) genoemd, zet veranderingen in de ingangsspanning om in veranderingen in de uitgangsstroom. De versterking van een FET is gelijk aan zijn transconductantie, gedefinieerd als de verhouding tussen de verandering in uitgangsstroom en de verandering in ingangsspanning.

De naam FET is ook afgeleid van de ingang (de gate) die de stroom door de transistor beïnvloedt door een elektrisch veld op een isolerende laag te projecteren. In feite loopt er geen stroom door deze isolator, waardoor de gatestroom van de FET zeer klein is. De meest voorkomende FET gebruikt een dunne laag siliciumdioxide als isolator onder de gate. Dergelijke transistoren worden metaaloxide-halfgeleider (MOS)-transistoren of metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistoren (MOSFET's) genoemd. Omdat MOSFET's kleiner en energiezuiniger zijn, hebben ze in veel toepassingen bipolaire transistoren vervangen.

Bekijk eerst een eenvoudiger apparaat - de MOS-condensator - om de MOSFET beter te begrijpen. Het apparaat heeft twee elektroden, een van metaal en de andere van extrinsiek silicium, gescheiden door een dunne laag siliciumdioxide. De metalen pool is de GATE, en de halfgeleideraansluiting is de backgate of het lichaam. De isolerende oxidelaag ertussen wordt gate-diëlektricum genoemd. Het getoonde apparaat heeft een backgate van licht gedoteerd P-type silicium. De elektrische eigenschappen van deze MOS-condensator kunnen worden verklaard door de backgate met aarde en de gate met verschillende spanningen te verbinden. De GATE-potentiaal van de MOS-condensator is 0 V. Het verschil in WERKFUNCTIE tussen de metalen GATE en de halfgeleider BACKGATE creëert een klein elektrisch veld op het diëlektricum. In het apparaat zorgt dit elektrische veld ervoor dat de metalen polen licht positief zijn en de P-type silicium negatief. Dit elektrische veld trekt elektronen van de onderste lagen van het silicium naar het oppervlak en stoot tegelijkertijd gaten van het oppervlak af. Omdat dit elektrische veld te zwak is, is de verandering in de ladingsdragerconcentratie erg klein. Ook de invloed op de algehele eigenschappen van het apparaat is erg klein.

Wat gebeurt er als de GATE van de MOS-condensator voorwaarts is voorgespannen ten opzichte van de BACKGATE. Het elektrische veld over de GATE DIELECTRIC wordt intenser en er worden meer elektronen uit het substraat getrokken. Tegelijkertijd worden gaten van het oppervlak afgestoten. Naarmate de GATE-spanning toeneemt, zullen er meer elektronen dan gaten op het oppervlak zijn. Door het teveel aan elektronen lijkt het siliciumoppervlak op N-type silicium. De omkering van de doteringspolariteit wordt inversie genoemd, en de omgekeerde siliciumlaag wordt kanaal genoemd. Naarmate de GATE-spanning blijft stijgen, hopen steeds meer elektronen zich op aan het oppervlak en wordt het kanaal een sterke inversie. De spanning waarbij het kanaal wordt gevormd, wordt de drempelspanning Vt genoemd. Wanneer het spanningsverschil tussen GATE en BACKGATE kleiner is dan de drempelspanning, wordt er geen kanaal gevormd. Wanneer het spanningsverschil de drempelspanning overschrijdt, verschijnt het kanaal.

MOS-condensatoren: (A) onbevooroordeeld (VBG=0V), (B) omgekeerd (VBG=3V), (C) geaccumuleerd (VBG=-3V).

Het midden is het geval wanneer de GATE van de MOS-condensator een negatieve spanning heeft ten opzichte van de backgate. Het elektrische veld wordt omgekeerd, waardoor gaten naar het oppervlak worden aangetrokken en elektronen worden afgestoten. Het siliciumoppervlak lijkt zwaarder gedoteerd te zijn en er wordt aangenomen dat het apparaat zich in een accumulatietoestand bevindt.

De kenmerken van MOS-condensatoren kunnen worden gebruikt om MOS-transistors te vormen. Poort, diëlektricum en achterklep blijven zoals ze zijn. Aan weerszijden van de GATE bevinden zich twee extra selectief gedoteerde gebieden. Eén ervan heet source en de andere heet drain. Neem aan dat zowel de source als de backgate geaard zijn en dat de drain op een positieve spanning is aangesloten. Zolang de spanning tussen GATE en BACKGATE nog steeds lager is dan de drempelspanning, zal er geen kanaal worden gevormd. De PN-overgang tussen de drain en de backgate is in omgekeerde richting voorgespannen, zodat er slechts een kleine hoeveelheid stroom van de drain naar de backgate vloeit. Als de GATE-spanning de drempelspanning overschrijdt, verschijnt er een kanaal onder het GATE-diëlektricum. Dit kanaal is als een dunne laag N-type silicium die de afvoer en de bron kortsluit. Een stroom bestaande uit elektronen stroomt van de bron via het kanaal naar de afvoer. In het algemeen zal er alleen afvoerstroom zijn wanneer de poort-naar-bronspanning V de drempelspanning Vt overschrijdt.

In een symmetrische MOSFET is de labeling van source en drain enigszins willekeurig. Per definitie stromen er ladingsdragers uit de source en in de drain. De identiteit van source en drain wordt daarom bepaald door de bias van het apparaat. Soms is de biasspanning op de transistor niet vast en wisselen de twee draden van rol. In dat geval moet de circuitontwerper specificeren dat de ene de drain is en de andere de source.

Source en drain zijn asymmetrische MOSFET's met verschillende doping en geometrische vormen. Er zijn veel redenen om asymmetrische transistoren te maken, maar ze hebben allemaal hetzelfde eindresultaat. Eén aansluiting is geoptimaliseerd als drain en de andere als source. Als de drain en source verwisseld zijn, werkt het apparaat niet goed.

Transistoren hebben een N-kanaal, daarom worden ze N-kanaal MOSFET of NMOS genoemd. Er bestaat ook een P-kanaal MOS (PMOS) buis, een P-MOSFET die bestaat uit een licht gedoteerde N-type BACKGATE en een P-type source en drain. Als de GATE van deze transistor in voorwaartse richting staat ten opzichte van de BACKGATE, worden elektronen aangetrokken door het oppervlak en worden gaten van het oppervlak afgestoten. Het siliciumoppervlak wordt geaccumuleerd en er wordt geen kanaal gevormd. Als de GATE in sperrichting staat ten opzichte van de BACKGATE, worden gaten aangetrokken door het oppervlak en wordt er een kanaal gevormd. De drempelspanning van de PMOS-transistor is dus negatief. Omdat de drempelspanning van NMOS positief is en de drempelspanning van PMOS negatief, verwijderen ingenieurs meestal het teken voor de drempelspanning. Een ingenieur zou kunnen zeggen: "PMOS Vt stijgt van 0.6 V naar 0.7 V", terwijl de PMOS Vt in werkelijkheid daalt van -0.6 V naar -0.7 V.