MOSFET

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Schematický řez MOSFETem

Tranzistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) je polem řízený tranzistor, kde je vodivost kanálu mezi elektrodami Source a Drain ovládána elektrickým polem vytvářeným ve struktuře kov(M)-oxid(O)-polovodič(S) napětím přiloženým mezi hradlo (Gate) a Source. Hradlo je odděleno od polovodiče vrstvou oxidu křemíku - odtud oxid v názvu tohoto typu tranzistoru.

Technologie výroby[editovat | editovat zdroj]

Oxid nejčastěji tvoří SiO2 (oxid křemičitý) z důvodu jeho relativně snadné přípravy na povrchu křemíku. Elektroda hradla může být tvořena hliníkem. V technologii integrovaných obvodů je dnes velmi rozšířeno použití dotovaného polykrystalického křemíku, protože umožňuje výrobu tranzistorů s větší hustotou integrace a menšími parazitními kapacitami.

Použití[editovat | editovat zdroj]

Tranzistory MOSFET jsou základním aktivním prvkem většiny současné elektroniky, ve většině oblastí vytlačily klasické bipolární tranzistory. Používají se nejen v signálových digitálních a analogových obvodech, ale také ve výkonové elektronice, kde bylo jejich využití donedávna limitováno díky křemíkové technologii napětím zhruba 600V. V současnosti se již podařilo vyrobit tranzistory MOSFET i na bázi SiC (silikon-karbid) a GaAs (galium arsenid), což umožnilo rozšířit aplikační oblast do vyšších napětí a frekvencí.

Rozdělení[editovat | editovat zdroj]

  • Dle typu vodivého kanálu
    • s vodivým kanálem

Do povrchu slabě dotované základní destičky z křemíku, která má vodivost P, jsou difúzí vhodné příměsi vytvořeny 2 rovnoběžné příkopy se silnou koncentrací příměsí(N+), které tvoří drain (D, analogický k tranzistorovému kolektoru) a source (S, analogický k tranzistorovému emitoru). Mezi nimi je tenčí méně dotovaná vrstva N tvořící kanál. Nad ním je izolantem oddělené hradlo (G, gate). Přiložíme-li na hradlo záporné napětí proti source UGS<0 odpor kanálu se zvětší a při zvětšování UDS stoupá proud ID mírněji než při 0 předpětí hradla - tranzistor pracuje v režimu ochuzení (ochuzení kanálu o volné nosiče náboje).

Při závěrném předpětí UGSz vytlačí elektrické pole z kanálu všechny volné elektrony a proud ID klesne na nulu. Bude-li předpětí hradla proti source kladné, přitáhne naopak elektrické pole do prostoru kanálu volné elektrony (minoritní nosiče) ze základní destičky. Tím se zvětší vodivost kanálu a proud ID vzroste. Za této situace pracuje tranzistor v režimu obohacení.

Tento typ MOSFETů vyniká vyšším zesílením (větší strmost výstupní charakteristiky).


    • s indukovaným kanálem

Mezi difundovanými příkopy tvořícími source a drain není vytvořen vodivý kanál a proto při UGS=0 neprochází drain a source žádný proud. Kanál vznikne vyloučením děr z procesu mezi drain a source a přitažených volných elektronů ze základní destičky při přiložení kladného napětí na hradlo G. Pod G převládne počet elektronů nad dírami a vznikne nová vrstva, která se chová podobně jako vodivý kanál s vodivostí typu N - toto platí pouze při kladném napětí hradla UGS>0.

  • Dle typu polovodiče hradla (gatu)


    • NMOS - základní destička je vyrobena z křemíkového polovodiče typu N, nanáší se tedy obohacený křemík typu P
    • PMOS - základní destička je vyrobena z křemíkového polovodiče typu P, nanáší se tedy obohacený křemík typu N
    • CMOS - kombinace NMOS a PMOS. Propouští vždy jen jeden z tranzistorů, druhým neprotéká téměř žádný proud. Toto řešení neexistuje v elektronkové verzi, jeho další výhodou je malý energetický úbytek.

Související články[editovat | editovat zdroj]