MOSFET

التحديث: 9 ديسمبر 2023

أكسيد المعدن-أشباه الموصلات ترانزستور تأثير المجال (mosfet أو MOS-FET أو MOS FET)، والمعروف أيضًا باسم ترانزستور أكسيد المعدن والسيليكون (ترانزستور MOS، أو MOS)، هو نوع من ترانزستور تأثير المجال ذو البوابة المعزولة الذي يتم تصنيعه بواسطة الأكسدة الخاضعة للرقابة لأشباه الموصلات، عادة السيليكون. يحدد جهد البوابة المغطاة التوصيل الكهربائي للجهاز؛ يمكن استخدام هذه القدرة على تغيير الموصلية بمقدار الجهد المطبق لتضخيم الإشارات الإلكترونية أو تبديلها.

اخترع محمد عطا الله وداوون كانج الموسفت في مختبرات بيل عام 1959، وتم تقديمه لأول مرة في عام 1960. وهو لبنة البناء الأساسية للإلكترونيات الحديثة، والجهاز الأكثر تصنيعًا في التاريخ، بإجمالي يقدر بـ 13 سيكستيليون تم تصنيع الدوائر المتكاملة (1.3×1022) بين عامي 1960 و2018. وهي جهاز أشباه الموصلات المهيمن في الدوائر المتكاملة الرقمية والتناظرية (ICs)، وجهاز الطاقة الأكثر شيوعًا. إنه ترانزستور مدمج تم تصغيره وإنتاجه بكميات كبيرة لمجموعة واسعة من التطبيقات، مما أحدث ثورة في صناعة الإلكترونيات والاقتصاد العالمي، وكونه محوريًا في الثورة الرقمية وعصر السيليكون وعصر المعلومات. أدى توسيع نطاق MOSFET وتصغير حجمه إلى دفع النمو الهائل السريع لأشباه الموصلات الإلكترونية التكنلوجيا منذ ستينيات القرن العشرين، وهي تتيح استخدام الدوائر المتكاملة عالية الكثافة مثل رقائق الذاكرة والمعالجات الدقيقة. يعتبر MOSFET "العمود الفقري" لصناعة الإلكترونيات.

الميزة الرئيسية لـ MOSFET هي أنها لا تتطلب أي تيار دخل تقريبًا للتحكم في تيار الحمل، عند مقارنتها بترانزستورات الوصلة ثنائية القطب (BJTs). في وضع التعزيز MOSFET، يمكن للجهد المطبق على طرف البوابة أن يزيد من الموصلية من حالة "إيقاف التشغيل الطبيعي". في وضع الاستنفاد MOSFET، يمكن للجهد المطبق عند البوابة أن يقلل الموصلية من حالة "التشغيل الطبيعي". تتميز mosfets أيضًا بقدرة عالية على التوسع، مع زيادة التصغير، ويمكن تصغيرها بسهولة إلى أبعاد أصغر. كما أنها تتمتع بسرعة تحويل أسرع (مثالية للإشارات الرقمية)، وحجم أصغر بكثير، وتستهلك طاقة أقل بكثير، وتسمح بكثافة أعلى بكثير (مثالية للتكامل على نطاق واسع)، مقارنة بـ BJTs. تعتبر الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) أيضًا أرخص ولها خطوات معالجة بسيطة نسبيًا، مما يؤدي إلى ارتفاع إنتاجية التصنيع.

يمكن تصنيع MOSFETs إما كجزء من رقائق الدوائر المتكاملة MOS أو كأجهزة MOSFET منفصلة (مثل MOSFET للطاقة) ، ويمكن أن تأخذ شكل ترانزستورات أحادية البوابة أو متعددة البوابات. نظرًا لأن MOSFETs يمكن تصنيعها باستخدام أشباه موصلات من النوع p أو n (منطق PMOS أو NMOS ، على التوالي) ، يمكن استخدام الأزواج التكميلية من MOSFETs لإنشاء دوائر تبديل ذات استهلاك منخفض جدًا للطاقة: منطق CMOS (MOS التكميلي).

يشير اسم "أشباه الموصلات المعدنية" (MOS) عادةً إلى بوابة معدنية، وعزل أكسيد، وأشباه الموصلات (عادةً السيليكون). ومع ذلك، فإن كلمة "المعدن" في اسم MOSFET تكون في بعض الأحيان تسمية خاطئة، لأن مادة البوابة يمكن أن تكون أيضًا طبقة من البولي سيليكون (السيليكون متعدد البلورات). إلى جانب الأكسيد، يمكن أيضًا استخدام مواد عازلة مختلفة بهدف الحصول على قنوات قوية ذات جهد مطبق أصغر. موس مكثف هو أيضًا جزء من هيكل MOSFET.