Kas yra MOS tranzistorius?

Metalo oksido puslaidininkių (MOS) tranzistorius yra daugelio šiuolaikinių skaitmeninių atmintinių, procesorių ir loginių lustų elementas. Jis taip pat yra dažnas daugelio analoginių ir mišraus signalo integrinių grandynų elementas. Šie tranzistoriai randami daugelyje elektroninių prietaisų – nuo ​​mobiliųjų telefonų ir kompiuterių iki skaitmeniniu būdu valdomų šaldytuvų ir elektroninės medicinos įrangos. MOS tranzistorius yra gana universalus ir gali veikti kaip jungiklis, stiprintuvas arba rezistorius. Jis taip pat žinomas kaip tam tikras lauko efekto tranzistorius (FET), vadinamas izoliuotu vartu (IGFET) arba MOS (MOSFET). Lauko efektas reiškia elektrinį lauką, atsirandantį dėl įkrovimo ties tranzistoriaus vartais.

MOS tranzistorius yra pagamintas ant puslaidininkinio kristalo pagrindo, paprastai pagaminto iš silicio. Pagrindas yra padengtas plonu izoliaciniu sluoksniu, dažnai pagamintu iš silicio dioksido. Virš šio sluoksnio yra vartai, paprastai pagaminti iš metalo arba polikristalinio silicio. Krištolinė sritis vienoje vartų pusėje vadinama šaltiniu, o kita – kanalizacija. Šaltinis ir kanalizacija paprastai yra „legiruoti“ to paties tipo siliciu; kanalas po vartais yra „legeruotas“ priešingo tipo. Tai sudaro struktūrą, panašią į standartinį NPN arba PNP tranzistorių.

MOS tranzistorius paprastai gaminamas kaip PMOS arba NMOS tranzistorius. PMOS tranzistorius turi šaltinį ir nutekėjimą iš p tipo silicio; kanalas po vartais yra n tipo. Kai į vartus patenka neigiama įtampa, tranzistorius įsijungia. Tai leidžia srovei tekėti tarp šaltinio ir kanalizacijos. Kai į vartus patenka teigiama įtampa, jie išsijungia.

NMOS tranzistorius yra priešingas: p tipo kanalas su n tipo šaltiniu ir nutekėjimu. Kai prie NMOS tranzistoriaus vartų įjungiama neigiama įtampa, jis išsijungia; teigiama įtampa jį įjungia. Vienas pranašumų, kurį turi NMOS, palyginti su PMOS, yra perjungimo greitis – NMOS paprastai yra greitesnis.

Daugelis integrinių grandynų naudoja papildomus MOS (CMOS) loginius vartus. CMOS vartai susideda iš dviejų tipų tranzistorių, sujungtų kartu: vieno NMOS ir vieno PMOS. Šie vartai dažnai pirmenybę teikia ten, kur energijos suvartojimas yra labai svarbus. Paprastai jie nenaudoja energijos, kol tranzistoriai persijungia iš vienos būsenos į kitą.

Išeikvojimo režimo MOSFET yra specialaus tipo MOS tranzistorius, kuris gali būti naudojamas kaip rezistorius. Jo vartų sritis yra pagaminta su papildomu sluoksniu tarp silicio dioksido izoliatoriaus ir pagrindo. Sluoksnis yra „legeruotas“ to paties tipo siliciu, kaip ir kanalizacijos bei šaltinio regionai. Kai prie vartų nėra krūvio, šis sluoksnis praleidžia srovę. Atsparumas nustatomas pagal tranzistoriaus dydį, kai jis sukuriamas. Esant vartų įkrovimui, šio tipo MOS tranzistorius išjungiamas.

Kaip ir dauguma kitų tranzistorių, MOS tranzistorius gali sustiprinti signalą. Srovės, tekančios tarp šaltinio ir nutekėjimo, kiekis priklauso nuo vartų signalo. Kai kurie MOS tranzistoriai yra sukonstruoti ir supakuoti atskirai, kad galėtų valdyti dideles sroves. Jie gali būti naudojami perjungiant maitinimo šaltinius, didelės galios stiprintuvus, ritės tvarkykles ir kitas analoginio ar mišraus signalo programas. Dauguma MOS tranzistorių naudojami mažos galios, mažos srovės skaitmeninėse grandinėse. Paprastai jie yra lustų viduje su kitomis dalimis, o ne stovi atskirai.