MOSFET транзистор

Транзисторът с полеви ефект и метал-оксид полупроводник (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) или накратко MOSFET е полеви транзистор с изолирана решетка, където напрежението определя проводимостта на устройството. Използва се за превключване или усилване на сигнали.

Фиг. 1 Структура на MOSFET (N-канален) 

MOSFET е четири терминално устройство със source (източник, сорс (S)), гейт (G), дрейн (D) и корпус (B) терминали. Корпусът често е свързан към сорс терминала, намалявайки терминалите до три.

Транзисторът работи, като променя ширината на канал, по който протичат носители на заряд (електрони и дупки). Тези носители влизат в канала при сорс-а и излизат при дрейн-а. Ширината на канала, контролирана от напрежението на електрода, се нарича гейт, който се намира между сорс и дрейн. Той е изолиран от канала близо до изключително тънък слой метален оксид.

MOSFET кондензатори:

Кондензаторната структура на MOS е сърцето на MOSFET. Да вземем за пример MOS кондензатор, където силициевата основа е от p-тип. Ако се положи положително напрежение на гейт-а, дупките, които се намират на повърхността на p-типа субстрат, ще бъдат отблъснати от електрическото поле, генерирано от приложеното напрежение. Отначало дупките просто ще бъдат отблъснати и това, което ще остане на повърхността, ще бъдат неподвижни (отрицателни) атоми от акцепторния тип, което създава област на изчерпване на повърхността.

С увеличаването на напрежението на гейт-а, ще има точка, в която повърхността над областта на изчерпване ще се преобразува от p-тип в n-тип, тъй като електроните от обемната зона ще започнат да се привличат от по-голямото електрическо поле. Това е известно като инверсия. Праговото напрежение, при което се случва това преобразуване, е един от най-важните параметри в MOSFET.

Видове MOSFET транизстори:

Според начина на създаване на канала се различават два типа MOS транзистори. При транзисторите с вграден канал проводимият канал под гейта се формира по технологичен начин. В MOS транзисторите с индуциран канал, проводящ канал се създава при прилагане на напрежение с определена полярност между гейта и подложката.

Фиг. 2 МOSFET с вграден канал - виж в галерията под статията. 

N канален MOSFET - Дрейнът и сорът са силно легирани n+ региони и субстратът е p-тип. Токът се дължи на потока на отрицателно заредени електрони, известен също като n-канален MOSFET. Когато приложим положителното напрежение на гейт-а, дупките, намиращи се под оксидния слой, изпитват отблъскваща сила и дупките се изтласкват надолу към свързаните отрицателни заряди, които са свързани с акцепторните атоми. Положителното напрежение на гейт-а също привлича електрони от n+ сорс и дейн областите в канала, като по този начин се формира канал за достигане на електрон.

P канален MOSFET  

Фиг. 3 P канален MOSFET с индуциран канал - виж в галерията под статията. 

Дрейнът и сорсът са силно легирани p+ регион и субстратът е в n-тип. Токът протича поради потока на положително заредени дупки, известни също като p-канален MOSFET. Когато прилагаме отрицателно напрежение на гейт-а, електроните, намиращи се под оксидния слой, изпитват отблъскваща сила и те се изтласкват надолу към субстрата, изчерпващата област се попълва от свързаните положителни заряди, които са свързани с донорските атоми. Отрицателното напрежение на гейт-а също привлича дупки от p+ сорс и дрейн областта на канала.

Фиг. 4.1. Схемно означение на N канален MOSFET - виж в галерията под статията. 

Фиг. 4.2. Схемно означение на P канален MOSFET с индуциран канал - виж в галерията под статията. 

Фиг. 4.3. Схемно означение на N канален MOSFET с вграден канал - виж в галерията под статията.