MOSFET

Aggiornamento: 9 dicembre 2023

L'ossido di metalloSemiconduttore transistor ad effetto di campo (mosfet, MOS-FET o MOS FET), noto anche come transistor metallo-ossido-silicio (transistor MOS o MOS), è un tipo di transistor ad effetto di campo a gate isolato fabbricato dal ossidazione controllata di un semiconduttore, tipicamente silicio. La tensione del cancello coperto determina la conduttività elettrica del dispositivo; questa capacità di modificare la conduttività con la quantità di tensione applicata può essere utilizzata per amplificare o commutare segnali elettronici.

Il mosfet è stato inventato da Mohamed M. Atalla e Dawon Kahng ai Bell Labs nel 1959 e presentato per la prima volta nel 1960. È l'elemento fondamentale dell'elettronica moderna e il dispositivo prodotto più frequentemente nella storia, con un totale stimato di 13 sestilioni (1.3×1022) mosfet prodotti tra il 1960 e il 2018. È il dispositivo a semiconduttore dominante nei circuiti integrati digitali e analogici (IC) e il dispositivo di alimentazione più comune. Si tratta di un transistor compatto che è stato miniaturizzato e prodotto in serie per un'ampia gamma di applicazioni, rivoluzionando l'industria elettronica e l'economia mondiale e risultando centrale nella rivoluzione digitale, nell'era del silicio e nell'era dell'informazione. Il ridimensionamento e la miniaturizzazione dei MOSFET hanno guidato la rapida crescita esponenziale dei semiconduttori elettronici la tecnologia dagli anni '1960 e consente circuiti integrati ad alta densità come chip di memoria e microprocessori. Il MOSFET è considerato il “cavallo di battaglia” dell’industria elettronica.

Un vantaggio chiave di un MOSFET è che non richiede quasi nessuna corrente di ingresso per controllare la corrente di carico, rispetto ai transistor a giunzione bipolare (BJT). In un MOSFET in modalità potenziata, la tensione applicata al terminale di gate può aumentare la conduttività dallo stato "normalmente spento". In un MOSFET in modalità di esaurimento, la tensione applicata al gate può ridurre la conduttività dallo stato "normalmente acceso". i mosfet sono anche capaci di elevata scalabilità, con crescente miniaturizzazione, e possono essere facilmente ridotti a dimensioni più piccole. Hanno anche una velocità di commutazione più elevata (ideale per i segnali digitali), dimensioni molto più piccole, consumano molta meno energia e consentono una densità molto più elevata (ideale per l'integrazione su larga scala), rispetto ai BJT. I MOSFET sono anche più economici e presentano fasi di lavorazione relativamente semplici, con conseguente elevata resa produttiva.

I MOSFET possono essere prodotti come parte di chip di circuiti integrati MOS o come dispositivi MOSFET discreti (come un MOSFET di potenza) e possono assumere la forma di transistor a gate singolo o multi-gate. Poiché i MOSFET possono essere realizzati con semiconduttori di tipo p o di tipo n (logica PMOS o NMOS, rispettivamente), è possibile utilizzare coppie di MOSFET complementari per realizzare circuiti di commutazione a bassissimo consumo energetico: logica CMOS (Complementary MOS).

Il nome "semiconduttore-ossido-metallo" (MOS) si riferisce tipicamente a un gate metallico, un isolamento in ossido e un semiconduttore (tipicamente silicio). Tuttavia, il “metallo” nel nome MOSFET è talvolta un termine improprio, perché il materiale del gate può anche essere uno strato di polisilicio (silicio policristallino). Insieme all'ossido possono essere utilizzati anche diversi materiali dielettrici con l'obiettivo di ottenere canali forti con tensioni applicate inferiori. Il MOS condensatore fa anche parte della struttura MOSFET.