MOSFET, metal oksit yarı iletken alan etkili bir transistördür. Veya metal yalıtkan-yarı iletken. Bipolar transistör, giriş ucundaki küçük akım değişimini güçlendirir ve çıkış ucunda büyük bir akım değişimi sağlar. Bipolar bir transistörün kazancı, çıkışın giriş akımına (beta) oranı olarak tanımlanır. Alan etkili transistör (FET) adı verilen başka bir transistör türü, giriş voltajındaki değişiklikleri çıkış akımındaki değişikliklere dönüştürür. Bir FET'in kazancı, çıkış akımındaki değişimin giriş voltajındaki değişime oranı olarak tanımlanan geçiş iletkenliğine eşittir. FET'in adı aynı zamanda bir yalıtım katmanı üzerine bir elektrik alanı yansıtarak transistörden akan akımı etkileyen girişinden (kapı adı verilen) gelir. Aslında bu yalıtkandan hiçbir akım geçmez, dolayısıyla FET'in geçit akımı çok küçüktür. En yaygın FET, GATE'in altında yalıtkan olarak ince bir silikon dioksit tabakası kullanır. Bu tür transistörlere metal oksit yarı iletken (MOS) transistörler veya metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler (MOSFET'ler) adı verilir. MOSFET'ler daha küçük ve güç açısından daha verimli olduğundan birçok uygulamada bipolar transistörlerin yerini almıştır.

MOS nedir? etkisi nedir?

MOSFET'in bilgilerini kontrol etmek için doğrudan Baidu Ansiklopedisi'ne gidebilirsiniz.

MOSFET, bir metal oksit yarı iletken alan etkili transistör veya bir metal yalıtkan yarı iletkendir. MOSFET'in kaynağı ve drenajı tersine çevrilebilir ve bunların tümü P tipi arka kapıda oluşturulan N tipi bölgelerdir. Çoğu durumda bu iki bölge aynıdır, iki ucu ters olsa bile cihazın performansını etkilemez. Bu tür cihazlar simetrik olarak kabul edilir.

Bipolar transistör, giriş ucundaki küçük akım değişimini güçlendirir ve çıkış ucunda büyük bir akım değişimi sağlar. Bipolar bir transistörün kazancı, çıkışın giriş akımına (beta) oranı olarak tanımlanır. Alan etkili transistör (FET) adı verilen başka bir transistör türü, giriş voltajındaki değişiklikleri çıkış akımındaki değişikliklere dönüştürür. Bir FET'in kazancı, çıkış akımındaki değişimin giriş voltajındaki değişime oranı olarak tanımlanan geçiş iletkenliğine eşittir.

FET'in adı aynı zamanda bir yalıtım katmanı üzerine bir elektrik alanı yansıtarak transistörden akan akımı etkileyen girişinden (kapı adı verilen) gelir. Aslında bu yalıtkandan hiçbir akım geçmez, dolayısıyla FET'in geçit akımı çok küçüktür. En yaygın FET, GATE'in altında yalıtkan olarak ince bir silikon dioksit tabakası kullanır. Bu tür transistörlere metal oksit yarı iletken (MOS) transistörler veya metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler (MOSFET'ler) adı verilir. MOSFET'ler daha küçük ve güç açısından daha verimli olduğundan birçok uygulamada bipolar transistörlerin yerini almıştır.

MOSFET'i daha iyi anlamak için öncelikle daha basit bir cihaza (MOS kapasitör) bakın. Cihazda ince bir silikon dioksit tabakasıyla ayrılmış, biri metal, diğeri dış silikondan olmak üzere iki elektrot bulunur. Metal direk GATE'dir ve yarı iletken terminal arka kapı veya gövdedir. Aralarındaki yalıtkan oksit tabakasına kapı dielektrik adı verilir. Gösterilen cihazın hafif katkılı P tipi silikondan yapılmış bir arka kapısı vardır. Bu MOS kapasitörünün elektriksel özellikleri, arka kapıyı toprağa ve kapıyı farklı voltajlara bağlayarak açıklanabilir. MOS kapasitörünün GATE potansiyeli 0V'dur. Metal GATE ve yarı iletken BACKGATE arasındaki ÇALIŞMA FONKSİYONU farkı, dielektrik üzerinde küçük bir elektrik alanı yaratır. Cihazda bu elektrik alanı metal kutupların hafif pozitif, P tipi silikonun ise negatif olmasına neden olur. Bu elektrik alanı silikonun alt katmanlarındaki elektronları yüzeye çekerken aynı zamanda yüzeydeki delikleri de iter. Bu elektrik alanı çok zayıf olduğundan taşıyıcı konsantrasyonundaki değişiklik çok küçüktür ve cihazın genel özellikleri üzerindeki etkisi de çok küçüktür.

MOS kapasitörünün GATE'i BACKGATE'e göre ileri yönde önyargılı olduğunda ne olur? GATE DİELEKTRİK üzerindeki elektrik alanı yoğunlaşır ve daha fazla elektron alt tabakadan yukarı çekilir. Aynı zamanda delikler yüzeyden itilir. GATE voltajı arttıkça yüzeydeki deliklerden daha fazla elektron olacaktır. Fazla elektron nedeniyle silikon yüzeyi N tipi silikona benziyor. Katkı polaritesinin tersine çevrilmesine inversiyon, ters çevrilmiş silikon katmanına ise kanal adı verilir. GATE voltajı yükselmeye devam ettikçe yüzeyde giderek daha fazla elektron birikir ve kanal güçlü bir ters dönüş haline gelir. Kanalın oluştuğu gerilime eşik gerilimi Vt adı verilir. GATE ile BACKGATE arasındaki gerilim farkı eşik geriliminden küçük olduğunda kanal oluşmaz. Gerilim farkı eşik gerilimini aştığında kanal görünür.

MOS kapasitörleri: (A) tarafsız (VBG=0V), (B) ters çevrilmiş (VBG=3V), (C) toplanmış (VBG=-3V).

Ortası, MOS kapasitörünün GATE'inin arka kapıya göre negatif bir voltaj olduğu durumdur. Elektrik alanı tersine çevrilerek yüzeye delikler çekilir ve elektronlar itilir. Silikon yüzeyinin daha yoğun katkılı olduğu görülüyor ve cihazın birikme durumunda olduğu düşünülüyor.

MOS kapasitörlerinin özellikleri MOS transistörlerini oluşturmak için kullanılabilir. Kapı, dielektrik ve arka kapı olduğu gibi kalır. GATE'in her iki yanında seçici olarak katkılanmış iki ek bölge vardır. Bunlardan birine kaynak, diğerine drenaj denir. Hem kaynağın hem de arka kapının topraklandığını ve drenajın pozitif voltaja bağlı olduğunu varsayalım. GATE ve BACKGATE arasındaki voltaj hala eşik voltajından düşük olduğu sürece kanal oluşmayacaktır. Drenaj ve arka kapı arasındaki PN bağlantısı ters kutupludur, dolayısıyla drenajdan arka kapıya yalnızca küçük miktarda akım akar. GATE voltajı eşik voltajını aşarsa, GATE dielektrik altında bir kanal belirir. Bu kanal, drenaj ve kaynağı kısa devre yapan ince bir N tipi silikon tabakası gibidir. Elektronlardan oluşan bir akım kaynaktan kanala doğru akar. Genel olarak, yalnızca kapıdan kaynağa voltaj Vt eşik voltajını Vt aştığında drenaj akımı olacaktır.

Simetrik bir MOSFET'te kaynak ve drenajın etiketlenmesi biraz keyfidir. Tanım gereği, taşıyıcılar kaynaktan kanalizasyona doğru akar. Bu nedenle Kaynak ve drenajın kimliği cihazın öngerilimiyle belirlenir. Bazen transistördeki öngerilim voltajı sabit değildir ve iki uç birbiriyle rol değiştirir. Bu durumda devre tasarımcısı birinin drenaj, diğerinin kaynak olduğunu belirtmelidir.

Kaynak ve drenaj, farklı katkılara ve farklı geometrik şekillere sahip asimetrik MOSFET'tir. Asimetrik transistörler yapmanın birçok nedeni vardır, ancak hepsi aynı sonuca sahiptir. Bir uç terminali drenaj olarak optimize edilmiş, diğeri ise kaynak olarak optimize edilmiştir. Drenaj ve kaynak değiştirilirse cihaz düzgün çalışmayacaktır.

Transistörlerin N tipi kanalı vardır, bu nedenle buna N kanalı MOSFET veya NMOS denir. Hafif katkılı bir N-tipi BACKGATE ve bir P-tipi kaynak ve drenajdan oluşan bir P-MOSFET olan bir P-kanalı MOS (PMOS) tüpü de mevcuttur. Bu transistörün GATE'i BACKGATE'e göre ileri yönde eğimliyse, elektronlar yüzeye çekilir ve delikler yüzeyden itilir. Silikonun yüzeyi birikir ve kanal oluşmaz. GATE, BACKGATE'e göre ters eğimli ise delikler yüzeye çekilir ve bir kanal oluşur. Bu nedenle PMOS transistörünün eşik voltajı negatiftir. NMOS'un eşik voltajı pozitif ve PMOS'un eşik voltajı negatif olduğundan, mühendisler genellikle eşik voltajının önündeki işareti kaldırırlar. Bir mühendis "PMOS Vt 0.6V'tan 0.7V'a yükselir" diyebilir ama aslında PMOS Vt -0.6V'tan -0.7V'a düşer.