Što je MOS tranzistor?

Tranzistor metal-oksidnih poluvodiča (MOS) je građevni blok većine modernih digitalnih memorija, procesora i logičkih čipova. Također je čest element u mnogim analognim i mješovitim signalnim integriranim krugovima. Ti se tranzistori nalaze u bilo kojem broju elektroničkih uređaja od mobitela i računala do digitalno kontroliranih hladnjaka i elektroničke medicinske opreme. MOS tranzistor je prilično svestran i može funkcionirati kao prekidač, pojačalo ili otpornik. Također je poznat kao posebna vrsta tranzistora s efektom polja (FET) koji se naziva izolirana vrata (IGFET) ili MOS (MOSFET). Efekt polja se odnosi na električno polje naboja na vratima tranzistora.

MOS tranzistor je proizveden na poluvodičkoj kristalnoj podlozi, obično izrađenoj od silicija. Podloga je prekrivena tankim izolacijskim slojem, često izrađenim od silicijevog dioksida. Iznad ovog sloja je vrata, obično izrađena od metala ili polikristalnog silicija. Kristalno područje s jedne strane vrata naziva se izvor, dok je druga drena. Izvor i dren su općenito “dopirani” istom vrstom silicija; kanal ispod vrata je “dopiran” suprotnim tipom. Ovo tvori strukturu sličnu standardnom NPN ili PNP tranzistoru.

MOS tranzistor se općenito proizvodi kao PMOS ili NMOS tranzistor. PMOS tranzistor ima izvor i dren od p-tipa silicija; kanal ispod vrata je n-tipa. Kada se negativni napon dovede na kapiju, tranzistor se uključuje. To omogućuje protok struje između izvora i odvoda. Kada se na kapiju dovede pozitivan napon, ona se isključuje.

NMOS tranzistor je suprotan: kanal p-tipa s izvorom i odvodom n-tipa. Kada se negativni napon dovede na vrata NMOS tranzistora, on se isključuje; pozitivni napon ga uključuje. Jedna prednost koju NMOS ima u odnosu na PMOS je brzina prebacivanja — NMOS je općenito brži.

Mnogi integrirani sklopovi koriste komplementarna MOS (CMOS) logička vrata. CMOS kapija se sastoji od dvije vrste tranzistora povezanih zajedno: jednog NMOS i jednog PMOS. Ova vrata se često preferiraju tamo gdje je potrošnja energije kritična. Obično ne koriste energiju sve dok tranzistori ne pređu iz jednog stanja u drugo.

MOSFET s depletion mode je posebna vrsta MOS tranzistora koji se može koristiti kao otpornik. Njegovo područje vrata izrađeno je s dodatnim slojem između izolatora od silicijevog dioksida i podloge. Sloj je “dopiran” istom vrstom silicija kao i drenažna i izvorna područja. Kada nema naboja na vratima, ovaj sloj provodi struju. Otpor je određen veličinom tranzistora kada je stvoren. Prisutnost naboja vrata isključuje ovu vrstu MOS tranzistora.

Kao i većina drugih tranzistora, MOS tranzistor može pojačati signal. Količina struje koja teče između izvora i odvoda ovisi o signalu vrata. Neki MOS tranzistori su konstruirani i pojedinačno pakirani za rukovanje velikim strujama. Mogu se koristiti u prekidačkim izvorima napajanja, pojačalima velike snage, drajverima zavojnica i drugim aplikacijama analognog ili mješovitog signala. Većina MOS tranzistora koristi se u digitalnim krugovima male snage i niske struje. Oni su obično uključeni unutar čipova s ​​drugim dijelovima, umjesto da stoje sami.