MOSFE

Cập nhật: ngày 9 tháng 2023 năm XNUMX

Kim loại – oxit–Semiconductor Transistor hiệu ứng trường (mosfet, MOS-FET hoặc MOS FET), còn được gọi là bóng bán dẫn silicon kim loại-oxit (MOS hoặc MOS), là một loại bóng bán dẫn hiệu ứng trường có cổng cách điện được chế tạo bởi quá trình oxy hóa có kiểm soát của chất bán dẫn, điển hình là silicon. Điện áp của cổng có mái che quyết định độ dẫn điện của thiết bị; Khả năng thay đổi độ dẫn điện theo lượng điện áp đặt vào có thể được sử dụng để khuếch đại hoặc chuyển đổi tín hiệu điện tử.

Mosfet được Mohamed M. Atalla và Dawon Kahng phát minh tại Bell Labs vào năm 1959 và được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960. Đây là khối cơ bản của thiết bị điện tử hiện đại và là thiết bị được sản xuất thường xuyên nhất trong lịch sử, với tổng số ước tính là 13 sextillion (1.3×1022) mosfet được sản xuất từ ​​năm 1960 đến năm 2018. Đây là thiết bị Bán dẫn thống trị trong các mạch tích hợp (IC) kỹ thuật số và analog và là thiết bị nguồn phổ biến nhất. Nó là một bóng bán dẫn nhỏ gọn đã được thu nhỏ và sản xuất hàng loạt cho nhiều ứng dụng, cách mạng hóa ngành công nghiệp điện tử và nền kinh tế thế giới, đồng thời là trung tâm của cuộc cách mạng kỹ thuật số, thời đại silicon và thời đại thông tin. Việc mở rộng quy mô và thu nhỏ MOSFET đã và đang thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng theo cấp số nhân của Chất bán dẫn điện tử công nghệ từ những năm 1960 và cho phép sử dụng các IC mật độ cao như chip nhớ và bộ vi xử lý. MOSFET được coi là “con ngựa thồ” của ngành công nghiệp điện tử.

Ưu điểm chính của MOSFET là nó hầu như không yêu cầu dòng điện đầu vào để điều khiển dòng tải khi so sánh với các bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT). Trong MOSFET ở chế độ nâng cao, điện áp đặt vào cực cổng có thể tăng độ dẫn điện từ trạng thái “thường tắt”. Ở chế độ MOSFET cạn kiệt, điện áp đặt vào cổng có thể làm giảm độ dẫn điện từ trạng thái “bật bình thường”. mosfet cũng có khả năng mở rộng cao, với khả năng thu nhỏ ngày càng tăng và có thể dễ dàng thu nhỏ xuống kích thước nhỏ hơn. Chúng cũng có tốc độ chuyển mạch nhanh hơn (lý tưởng cho tín hiệu số), kích thước nhỏ hơn nhiều, tiêu thụ ít điện năng hơn đáng kể và cho phép mật độ cao hơn nhiều (lý tưởng cho việc tích hợp quy mô lớn) so với BJT. MOSFET cũng rẻ hơn và có các bước xử lý tương đối đơn giản, mang lại năng suất sản xuất cao.

MOSFET có thể được sản xuất như một phần của chip mạch tích hợp MOS hoặc dưới dạng thiết bị MOSFET rời (chẳng hạn như MOSFET nguồn) và có thể ở dạng bóng bán dẫn một cổng hoặc đa cổng. Vì MOSFET có thể được chế tạo bằng chất bán dẫn loại p hoặc loại n (tương ứng là logic PMOS hoặc NMOS), các cặp MOSFET bổ sung có thể được sử dụng để tạo các mạch chuyển đổi với mức tiêu thụ điện năng rất thấp: logic CMOS (MOS bổ sung).

Tên “chất bán dẫn oxit kim loại” (MOS) thường dùng để chỉ cổng kim loại, chất cách điện oxit và chất bán dẫn (thường là silicon). Tuy nhiên, “kim loại” trong cái tên MOSFET đôi khi bị gọi nhầm, vì vật liệu cổng cũng có thể là một lớp polysilicon (silicon đa tinh thể). Cùng với oxit, các vật liệu điện môi khác nhau cũng có thể được sử dụng với mục đích thu được các kênh mạnh với điện áp đặt vào nhỏ hơn. MOS tụ cũng là một phần của cấu trúc MOSFET.