Što je MOSFET tranzistor?

MOSFET tranzistor je poluvodički uređaj koji prebacuje ili pojačava signale u elektroničkim uređajima. MOSFET je akronim za tranzistor s efektom polja metal–oksid–poluvodič. Naziv se može pisati na različite načine kao MOSFET, MOS FET ili MOS-FET; izraz MOSFET tranzistor se obično koristi, unatoč njegovoj redundanciji. Svrha MOSFET tranzistora je utjecati na protok električnih naboja kroz uređaj korištenjem malih količina električne energije da utječe na protok mnogo većih količina. MOSFET-i su najčešće korišteni tranzistori u modernoj elektronici.

MOSFET tranzistor je sveprisutan u modernom životu jer je to tip tranzistora koji se najčešće koristi u integriranim krugovima, temelj gotovo svih modernih računala i elektroničkih uređaja. MOSFET tranzistor je dobro prikladan za ovu ulogu zbog svoje niske potrošnje energije i disipacije, niske otpadne topline i niskih troškova masovne proizvodnje. Moderni integrirani krug može sadržavati milijarde MOSFET-ova. MOSFET tranzistori su prisutni u uređajima u rasponu od mobilnih telefona i digitalnih satova do ogromnih superračunala koji se koriste za složene znanstvene izračune u područjima kao što su klimatologija, astronomija i fizika čestica.

MOSFET ima četiri poluvodička terminala, koja se nazivaju izvor, kapija, odvod i tijelo. Izvor i dren nalaze se u tijelu tranzistora, dok se kapija nalazi iznad ova tri terminala, smještena između izvora i drena. Vrata su odvojena od ostalih terminala tankim slojem izolacije.

MOSFET može biti dizajniran da koristi ili negativno nabijene elektrone ili pozitivno nabijene elektronske rupe kao nositelje električnog naboja. Priključci izvora, vrata i drena dizajnirani su tako da imaju višak elektrona ili elektronskih rupa, dajući svaki negativan ili pozitivan polaritet. Izvor i odvod su uvijek istog polariteta, a gejt je uvijek suprotan polaritet od izvora i odvoda.

Kada se napon između tijela i vrata poveća i vrata primi električni naboj, nositelji električnog naboja istog naboja se odbijaju od područja vrata, stvarajući takozvano područje iscrpljivanja. Ako ovo područje postane dovoljno veliko, stvorit će ono što se naziva inverzijskim slojem na sučelju izolacijskog i poluvodičkog sloja, osiguravajući kanal kroz koji nositelji naboja suprotnog polariteta vrata mogu lako teći. To omogućuje protok velike količine električne energije od izvora do odvoda. Kao i svi tranzistori s efektom polja, svaki pojedinačni MOSFET tranzistor koristi isključivo pozitivne ili negativne nositelje naboja.

MOSFET tranzistori su prvenstveno izrađeni od silicija ili silicij-germanijeve legure. Svojstva poluvodičkih terminala mogu se promijeniti dodavanjem malih nečistoća tvari kao što su bor, fosfor ili arsen, što je proces koji se naziva doping. Vrata su obično izrađena od polikristalnog silicija, iako neki MOSFET-ovi imaju vrata izrađena od polisilicija legiranog metalima kao što su titan, volfram ili nikal. Ekstremno mali tranzistori koriste vrata izrađena od metala poput volframa, tantala ili titanovog nitrida. Izolacijski sloj je najčešće izrađen od silicijevog dioksida (SO2), iako se koriste i drugi oksidni spojevi.