MOSFET
MOSFET je kratica za kovinsko-oksidno-polprevodniški polprevodniški tranzistor. Tranzistorji so majhne električne naprave, ki se med drugim uporabljajo v budilkah, kalkulatorjih in morda najbolj znanih računalnikih; so eden od osnovnih gradnikov sodobne elektronike. Nekaj tranzistorjev MOSFET ojačuje ali obdeluje analogne signale. Večina se jih uporablja v digitalni elektroniki.
MOSFET-i delujejo kot ventili za elektriko. Imajo en vhodni priključek ("gate"), ki se uporablja za nadzor pretoka električne energije med dvema drugima priključkoma ("source" in "drain"). Drugače povedano, vrata delujejo kot stikalo, ki upravlja dva izhoda. Predstavljajte si stikalo za zatemnitev luči: gumb sam izbere "ON", "OFF" ali nekje vmes, s čimer nadzoruje svetlost svetlobe. Namesto stikala za luč si zamislite MOSFET: stikalo samo je "vrata", "vir" je energija, ki prihaja v hišo, "odvod" pa je žarnica.
Ime MOSFET opisuje strukturo in funkcijo tranzistorja. MOS se nanaša na dejstvo, da je MOSFET zgrajen tako, da se kovina ("vrata") nanese na oksid (izolator, ki preprečuje pretok električne energije) in polprevodnik ("izvor" in "odvod"). FET opisuje delovanje vrat na polprevodnik. Na vrata se pošlje električni signal, ki ustvari električno polje, ki spremeni povezavo med "source" in "drain".
Skoraj vsi MOSFET-i se uporabljajo v integriranih vezjih. Od leta 2008 je mogoče na eno integrirano vezje namestiti 2 000 000 000 000 tranzistorjev. Leta 1970 je bilo to število približno 2.000.
Posamično pakirani MOSFET-i
Teorija
Na polprevodniku lahko MOSFET-je izdelate na več različnih načinov. Najenostavnejši način je prikazan na diagramu na desni strani tega besedila. Modri del predstavlja silicij tipa P, rdeči del pa silicij tipa N. Presečišče obeh tipov tvori diodo. V silicijevem polprevodniku obstaja posebnost, ki se imenuje "območje izčrpavanja". V dopiranem siliciju, kjer je en del dopiran s tipom N in en del s tipom P, se na presečišču med obema tipoma naravno ustvari območje izčrpavanja. Razlog za to so njuni akceptorji in donorji. Silicij tipa P ima akceptorje, znane tudi kot luknje, ki k sebi privlačijo elektrone. Silicij tipa N ima donorje ali elektrone, ki privlačijo luknje. Na meji med njima elektroni iz tipa N zapolnijo luknje v tipu P. Zaradi tega postanejo akceptorji ali atomi tipa P negativno nabiti, in ker negativni naboji privlačijo pozitivne, se akceptorji ali luknje stekajo proti "stičišču". Na strani tipa N je pozitivni naboj, zato se donorji ali elektroni stekajo proti "stičišču". Ko pridejo tja, jih bo negativni naboj na drugi strani stičišča odbijal, saj se podobni naboji odbijajo. Enako se bo zgodilo na strani tipa P. Donorje ali luknje bo odbijalo pozitivno območje na strani tipa N. Med njima ne more teči elektrika, saj se elektroni ne morejo premakniti na drugo stran.
MOSFET-i to izkoristijo v svojo korist. Telo" MOSFET-a se napaja negativno, kar razširi območje izčrpavanja, saj se luknje napolnijo z novimi elektroni, zato je nasprotna sila na elektrone na strani N veliko večja. Izvor" MOSFET-a se napaja negativno, kar v celoti skrči območje izčrpavanja v vrsti N, saj je dovolj elektronov za zapolnitev pozitivnega območja izčrpavanja. Drain" je napajan pozitivno. Ko se "Gate" napaja s pozitivno močjo, bo ustvaril majhno elektromagnetno polje, ki bo odstranilo območje izčrpavanja neposredno pod vrati, saj bo nastalo "pršenje" lukenj, kar bo ustvarilo nekaj, kar se imenuje "N-Channel". Kanal N je začasno območje na območju silicija tipa P, kjer ni izčrpavajočega območja. Pozitivno električno polje bo nevtraliziralo vse proste elektrone, ki sestavljajo deplecijsko območje. Elektroni v območju vira bodo tako imeli prosto pot, da se premaknejo na "Drain", kar bo omogočilo pretok električne energije od vira do drena.
Shema preprostega MOSFET-a
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je MOSFET?
O: MOSFET je kovinsko-oksidno-polprevodniški poljski tranzistor, ki je elektronska komponenta, ki deluje kot električno nadzorovano stikalo.
V: Za kaj se uporabljajo tranzistorji?
O: Tranzistorji so majhne električne naprave, ki se uporabljajo v radijskih sprejemnikih, kalkulatorjih in računalnikih; so eden od osnovnih gradnikov sodobnih elektronskih sistemov.
V: Kako deluje tranzistor MOSFET?
O: MOSFET deluje kot ventil za elektriko. Ima en vhodni priključek ("vrata"), ki se uporablja za nadzor pretoka električne energije med dvema drugima priključkoma ("izvor" in "odvod"). Vrata delujejo kot stikalo, ki upravlja dva izhoda.
V: Na kaj se nanaša ime "MOSFET"?
O: Ime MOSFET opisuje strukturo in delovanje tranzistorja. "MOS" se nanaša na dejstvo, da je zgrajen tako, da se kovina ("vrata") nanese na oksid (izolator, ki preprečuje pretok električne energije) na polprevodnik ("izvor" in "odvod"). "FET" opisuje delovanje vrat na polprevodnik.
V: Kje se uporabljajo skoraj vsi MOSFET-i?
O: Skoraj vsi MOSFET-i se uporabljajo v integriranih vezjih.
V: Koliko tranzistorjev je danes mogoče namestiti na integrirano vezje v primerjavi z letom 1970?
O: Od leta 2008 je mogoče na eno integrirano vezje namestiti 2 000 000 000 000 tranzistorjev, medtem ko jih je bilo leta 1970 na eno integrirano vezje mogoče namestiti približno 2 000.
