Metalo, oksido ir puslaidininkio lauko tranzistorius
MOSFET reiškia metalo oksidų ir puslaidininkių lauko tranzistorių. Tranzistoriai - tai maži elektros prietaisai, naudojami, be kita ko, žadintuvuose, skaičiuotuvuose ir, ko gero, garsiausiuose kompiuteriuose; jie yra vieni iš pagrindinių šiuolaikinės elektronikos elementų. Keletas MOSFET tranzistorių stiprina arba apdoroja analoginius signalus. Dauguma jų naudojami skaitmeninėje elektronikoje.
MOSFET veikia kaip elektros energijos vožtuvai. Jie turi vieną įvesties jungtį ("vartai"), kuri naudojama elektros srautui tarp dviejų kitų jungčių ("šaltinis" ir "nutekėjimas") valdyti. Kitaip tariant, užtūra veikia kaip jungiklis, valdantis du išėjimus. Pagalvokite apie reguliuojamo apšvietimo jungiklį: rankenėlė pati pasirenka "ON" (įjungta), "OFF" (išjungta) arba kažkur tarp jų, kontroliuodama šviesos ryškumą. Vietoje šviesos jungiklio įsivaizduokite MOSFET: pats jungiklis yra "vartai", "šaltinis" - į namus tiekiama energija, o "išėjimas" - lemputė.
MOSFET pavadinimas apibūdina tranzistoriaus struktūrą ir funkciją. MOS reiškia tai, kad MOSFET yra pagamintas sluoksniuojant metalą ("vartai") ant oksido (izoliatoriaus, kuris neleidžia tekėti elektrai) ir puslaidininkį ("šaltinis" ir "nutekėjimas"). FET apibūdina užtūros poveikį puslaidininkiui. Elektros signalas siunčiamas į vartus, kurie sukuria elektrinį lauką, keičiantį "šaltinio" ir "nutekėjimo" jungtį.
Beveik visi MOSFET naudojami integrinėse grandinėse. Nuo 2008 m. vienoje integrinėje grandinėje galima sutalpinti 2 000 000 000 000 tranzistorių. 1970 m. šis skaičius buvo apie 2 000.
Atskirai supakuoti MOSFET
Teorija
Yra daug skirtingų puslaidininkinių MOSFET gaminimo būdų. Paprasčiausias būdas parodytas šio teksto dešinėje esančioje schemoje. Mėlyna dalis vaizduoja P tipo silicį, o raudona - N tipo silicį. Abiejų tipų sankirta sudaro diodą. Silicio puslaidininkyje yra keistenybė, vadinama "išeikvojimo sritimi". Legiruotame silicyje, kurio viena dalis yra legiruoto N tipo, o kita - legiruoto P tipo, jų sankirtoje natūraliai susidaro nuskurdimo sritis. Taip yra dėl jų akceptorių ir donorų. P tipo silicis turi akceptorių, dar vadinamų skylėmis, kurios pritraukia elektronus prie savęs. N tipo silicis turi donorų, arba elektronų, kuriuos traukia skylės. Pasienyje tarp jų N tipo elektronai užpildo P tipo skyles. Dėl to akceptoriai arba P tipo atomai įgyja neigiamą krūvį, o kadangi neigiami krūviai pritraukia teigiamus krūvius, akceptoriai arba skylės plūsta "sandūros" link. N tipo pusėje yra teigiamas krūvis, todėl donorai, arba elektronai, teka link "sandūros". Kai jie ten pateks, juos atstums kitoje sandūros pusėje esantis neigiamas krūvis, nes panašūs krūviai atstumia. Tas pats nutiks ir P tipo pusėje, donorai, arba skylės, bus atstumti teigiamo ploto N tipo pusėje. Tarp jų negali tekėti elektra, nes jokie elektronai negali pereiti į kitą pusę.
MOSFET tai išnaudoja savo naudai. MOSFET "kūnas" maitinamas neigiamai, todėl išsiplečia išeikvojimo sritis, nes skylės užpildomos naujais elektronais, todėl priešinga jėga elektronams N pusėje tampa daug didesnė. MOSFET "Šaltinis" maitinamas neigiamai, todėl N tipo išeikvojimo zona visiškai susitraukia, nes yra pakankamai elektronų, kad užpildytų teigiamą išeikvojimo zoną. "Drain" turi teigiamą maitinimą. Kai "Gate" maitinamas teigiama galia, jis sukuria nedidelį elektromagnetinį lauką, kuris panaikina nuskurdinimo zoną tiesiai po užtūra, nes ten atsiranda skylių "purslai", kurie sudaro vadinamąjį "N kanalą". N kanalas yra laikina P tipo silicio srities sritis, kurioje nėra išeikvojimo zonos. Teigiamas elektrinis laukas neutralizuos visus laisvuosius elektronus, sudarančius nuskurdinimo zoną. Tuomet elektronai šaltinio srityje turės laisvą kelią judėti į "Drain", todėl elektra tekės iš šaltinio į "Drain".
Paprasto MOSFET schema
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra MOSFET?
Atsakymas: MOSFET yra metalo oksidų ir puslaidininkių lauko tranzistorius, kuris yra elektroninis komponentas, veikiantis kaip elektra valdomas jungiklis.
K: Kam naudojami tranzistoriai?
A.: Tranzistoriai yra maži elektros prietaisai, naudojami radijo imtuvuose, kalkuliatoriuose ir kompiuteriuose; jie yra vieni iš pagrindinių šiuolaikinių elektroninių sistemų sudedamųjų dalių.
K: Kaip veikia MOSFET?
A: MOSFET veikia kaip elektros energijos vožtuvas. Jis turi vieną įėjimo jungtį ("vartai"), kuri naudojama elektros srautui tarp kitų dviejų jungčių ("šaltinis" ir "nutekėjimas") valdyti. Užtūra veikia kaip jungiklis, valdantis du išėjimus.
K: Ką reiškia pavadinimas "MOSFET"?
A: Pavadinimas MOSFET apibūdina tranzistoriaus struktūrą ir funkciją. "MOS" reiškia, kad jis sukurtas sluoksniuojant metalą ("vartai") ant oksido (izoliatoriaus, kuris neleidžia tekėti elektrai) ir puslaidininkio ("šaltinis" ir "nutekėjimas"). "FET" apibūdina užtūros poveikį puslaidininkiui.
Klausimas: Kur naudojami beveik visi MOSFET'ai?
A: Beveik visi MOSFET naudojami integrinėse grandinėse.
K.: Kiek tranzistorių galima sutalpinti į integrinį grandyną šiandien, palyginti su 1970 m.?
A: 2008 m. į vieną integrinį grandyną galima sutalpinti 2 000 000 000 000 tranzistorių, o 1970 m. į vieną integrinį grandyną buvo galima sutalpinti apie 2 000 tranzistorių.
