MOSFET

โลหะ - ออกไซด์ -สารกึ่งตัวนำ ทรานซิสเตอร์สนามผล (mosfet, MOS-FET หรือ MOS FET) หรือที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์โลหะ - ออกไซด์ - ซิลิคอน (ทรานซิสเตอร์ MOS หรือ MOS) เป็นทรานซิสเตอร์สนามผลประตูหุ้มฉนวนชนิดหนึ่งที่ประดิษฐ์โดย ควบคุมออกซิเดชันของเซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปจะเป็นซิลิคอน แรงดันไฟฟ้าของประตูที่มีหลังคาคลุมจะเป็นตัวกำหนดค่าการนำไฟฟ้าของอุปกรณ์ ความสามารถในการเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าตามปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้นี้สามารถนำไปใช้ในการขยายหรือเปลี่ยนสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ได้

มอสเฟต ถูกคิดค้นโดย Mohamed M. Atalla และ Dawon Kahng ที่ Bell Labs ในปี 1959 และนำเสนอครั้งแรกในปี 1960 มอสเฟตนี้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ และเป็นอุปกรณ์ที่ผลิตบ่อยที่สุดในประวัติศาสตร์ โดยมีปริมาณรวมประมาณ 13 พันล้านล้าน มอสเฟต (1.3×1022) ที่ผลิตระหว่างปี 1960 ถึง 2018 เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่โดดเด่นในวงจรรวม (IC) แบบดิจิทัลและแอนะล็อก และเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟที่พบมากที่สุด เป็นทรานซิสเตอร์ขนาดกะทัดรัดที่ได้รับการย่อขนาดและผลิตจำนวนมากเพื่อการใช้งานที่หลากหลาย ปฏิวัติอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และเศรษฐกิจโลก และเป็นศูนย์กลางของการปฏิวัติดิจิทัล ยุคซิลิคอน และยุคข้อมูลข่าวสาร การปรับขนาดและการย่อขนาด MOSFET ได้ผลักดันการเติบโตอย่างรวดเร็วของเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยี ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 และเปิดใช้งานไอซีความหนาแน่นสูง เช่น ชิปหน่วยความจำและไมโครโปรเซสเซอร์ MOSFET ถือเป็น "ม้าทำงาน" ของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ MOSFET คือ แทบไม่ต้องใช้กระแสอินพุทในการควบคุมกระแสโหลด เมื่อเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์แบบสองขั้วทางแยก (BJT) ในโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFET แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเทอร์มินัลเกตสามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าจากสถานะ "ปิดตามปกติ" ในโหมดพร่อง MOSFET แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่เกตสามารถลดค่าการนำไฟฟ้าจากสถานะ "เปิดตามปกติ" นอกจากนี้ mosfets ยังมีความสามารถในการปรับขนาดได้สูง โดยมีการย่อขนาดเพิ่มขึ้น และสามารถลดขนาดลงให้มีขนาดเล็กลงได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ยังมีความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้น (เหมาะสำหรับสัญญาณดิจิทัล) ขนาดที่เล็กกว่ามาก ใช้พลังงานน้อยลงอย่างมาก และให้ความหนาแน่นที่สูงกว่ามาก (เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรวมขนาดใหญ่) เมื่อเทียบกับ BJT MOSFET ยังมีราคาถูกกว่าและมีขั้นตอนการประมวลผลที่ค่อนข้างง่าย ส่งผลให้ผลผลิตการผลิตสูง

MOSFET สามารถผลิตโดยเป็นส่วนหนึ่งของชิปวงจรรวม MOS หรือเป็นอุปกรณ์ MOSFET แบบแยก (เช่น Power MOSFET) และสามารถอยู่ในรูปแบบของทรานซิสเตอร์แบบ single-gate หรือ multi-gate เนื่องจาก MOSFET สามารถสร้างได้ด้วยเซมิคอนดักเตอร์ประเภท p หรือ n (ตรรกะ PMOS หรือ NMOS ตามลำดับ) จึงสามารถใช้คู่เสริมของ MOSFET เพื่อสร้างวงจรสวิตชิ่งที่มีการใช้พลังงานต่ำมาก: ตรรกะ CMOS (Complementary MOS)

ชื่อ "โลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์" (MOS) โดยทั่วไปหมายถึงประตูโลหะ ฉนวนออกไซด์ และเซมิคอนดักเตอร์ (โดยทั่วไปคือซิลิคอน) อย่างไรก็ตาม "โลหะ" ในชื่อ MOSFET บางครั้งก็เรียกชื่อผิด เนื่องจากวัสดุเกตอาจเป็นชั้นของโพลีซิลิคอน (ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์) นอกจากออกไซด์แล้ว วัสดุอิเล็กทริกต่างๆ ยังสามารถนำมาใช้โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ช่องสัญญาณที่แรงและมีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้น้อยกว่า มอส capacitor เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้าง MOSFET ด้วย