MOSFET

Update: 9 december 2023

Het metaaloxideHalfgeleider veldeffecttransistor ( MOSFET , MOS-FET of MOS FET ), ook bekend als de metaaloxide-siliciumtransistor ( MOS-transistor of MOS ), is een type veldeffecttransistor met geïsoleerde poort die wordt vervaardigd door de gecontroleerde oxidatie van een halfgeleider, meestal silicium. De spanning van de afgedekte poort bepaalt de elektrische geleidbaarheid van het apparaat; dit vermogen om de geleidbaarheid te veranderen met de hoeveelheid aangelegde spanning kan worden gebruikt voor het versterken of schakelen van elektronische signalen.

De mosfet werd uitgevonden door Mohamed M. Atalla en Dawon Kahng bij Bell Labs in 1959 en voor het eerst gepresenteerd in 1960. Het is de fundamentele bouwsteen van de moderne elektronica en het meest vervaardigde apparaat in de geschiedenis, met een geschat totaal van 13 triljoen (1.3×1022) mosfets vervaardigd tussen 1960 en 2018. Het is het dominante halfgeleiderapparaat in digitale en analoge geïntegreerde schakelingen (IC's) en het meest voorkomende voedingsapparaat. Het is een compacte transistor die is geminiaturiseerd en in massa geproduceerd voor een breed scala aan toepassingen, die een revolutie teweegbrengt in de elektronica-industrie en de wereldeconomie, en die centraal staat in de digitale revolutie, het siliciumtijdperk en het informatietijdperk. MOSFET-schaalvergroting en miniaturisatie hebben de snelle exponentiële groei van elektronische halfgeleiders veroorzaakt technologie sinds de jaren zestig, en maakt IC's met hoge dichtheid mogelijk, zoals geheugenchips en microprocessors. De MOSFET wordt beschouwd als het ‘werkpaard’ van de elektronica-industrie.

Een belangrijk voordeel van een MOSFET is dat deze vrijwel geen ingangsstroom nodig heeft om de belastingsstroom te regelen, vergeleken met bipolaire junctie-transistors (BJT's). In een MOSFET met verbeterde modus kan de spanning die op de poortaansluiting wordt toegepast de geleidbaarheid vergroten vanuit de "normaal uit"-status. In een MOSFET met uitputtingsmodus kan de aan de poort aangelegde spanning de geleidbaarheid verminderen vanuit de "normaal aan" -toestand. mosfets zijn ook in staat tot hoge schaalbaarheid, met toenemende miniaturisatie, en kunnen gemakkelijk worden teruggeschaald naar kleinere afmetingen. Ze hebben ook een snellere schakelsnelheid (ideaal voor digitale signalen), een veel kleiner formaat, verbruiken aanzienlijk minder stroom en maken een veel hogere dichtheid mogelijk (ideaal voor grootschalige integratie), vergeleken met BJT's. MOSFET's zijn ook goedkoper en hebben relatief eenvoudige verwerkingsstappen, wat resulteert in een hoge productieopbrengst.

MOSFET's kunnen worden vervaardigd als onderdeel van MOS-chips met geïntegreerde schakelingen of als discrete MOSFET-apparaten (zoals een vermogens-MOSFET), en kunnen de vorm aannemen van transistors met één poort of met meerdere poorten. Omdat MOSFET's kunnen worden gemaakt met halfgeleiders van het p-type of n-type (respectievelijk PMOS- of NMOS-logica), kunnen complementaire paren MOSFET's worden gebruikt om schakelcircuits te maken met een zeer laag stroomverbruik: CMOS-logica (complementaire MOS).

De naam "metaal-oxide-halfgeleider" (MOS) verwijst doorgaans naar een metalen poort, oxide-isolatie en halfgeleider (meestal silicium). Het ‘metaal’ in de naam MOSFET is echter soms een verkeerde benaming, omdat het poortmateriaal ook een laag polysilicium (polykristallijn silicium) kan zijn. Naast oxide kunnen ook verschillende diëlektrische materialen worden gebruikt met als doel sterke kanalen te verkrijgen met kleinere aangelegde spanningen. De MOS condensator maakt ook deel uit van de MOSFET-structuur.