MOSFET
MOSFET ir metāla oksīdu pusvadītāju lauka tranzistors. Tranzistori ir nelielas elektriskās ierīces, ko cita starpā izmanto modinātājos, kalkulatoros un, iespējams, vispazīstamākajos datoros; tie ir vieni no mūsdienu elektronikas pamatelementiem. Daži MOSFET pastiprina vai apstrādā analogos signālus. Lielāko daļu izmanto digitālajā elektronikā.
MOSFET darbojas kā elektrības vārsti. Tiem ir viens ieejas savienojums ("vārti"), kas tiek izmantots, lai kontrolētu elektrības plūsmu starp diviem citiem savienojumiem ("avots" un "dren"). Citiem vārdiem sakot, aizvars darbojas kā slēdzis, kas kontrolē divas izejas. Iedomājieties gaismas slēdzi ar regulējamu gaismas spilgtumu: slēdžs pats izvēlas "ieslēgts", "izslēgts" vai kaut kur pa vidu, kontrolējot gaismas spilgtumu. Padomājiet par MOSFET gaismas slēdža vietā: pats slēdzis ir "vārti", "avots" ir mājā ienākošā jauda, bet "izvads" ir spuldzīte.
Nosaukums MOSFET raksturo tranzistora struktūru un funkciju. MOS apzīmē to, ka MOSFET tiek veidots, uzklājot metālu ("vārti") uz oksīda (izolatora, kas novērš elektrības plūsmu) uz pusvadītāja ("avots" un "dren"). FET apraksta aizvara darbību uz pusvadītāju. Elektriskais signāls tiek sūtīts uz vārtu, kas rada elektrisko lauku, kurš maina savienojumu starp "avotu" un "drenāžu".
Gandrīz visi MOSFET tiek izmantoti integrālās shēmās. Kopš 2008. gada vienā integrētajā shēmā ir iespējams ievietot 2 000 000 000 000 tranzistoru. 1970. gadā šis skaits bija aptuveni 2000.
Atsevišķi iepakoti MOSFET
Teorija
MOSFET pusvadītāju izgatavošanai ir daudz dažādu veidu. Vienkāršākā metode ir parādīta diagrammā šī teksta labajā pusē. Zilā daļa attēlo P tipa silīciju, bet sarkanā daļa - N tipa silīciju. Abu tipu krustpunkts veido diodi. Silīcija pusvadītājos ir īpatnība, ko sauc par "noplicināšanas apgabalu". Dopētajā silīcijā, kur viena daļa ir dopēta N tipa un viena daļa ir dopēta P tipa silīcija, krustpunktā starp abiem dabiski veidojas noplicināšanas apgabals. Tas ir tāpēc, ka tajos ir akceptori un donori. P tipa silīcijam ir akceptori, pazīstami arī kā caurumi, kas piesaista elektronus. N tipa silīcijam ir donori jeb elektroni, kas piesaista caurumus. Robežā starp šiem diviem elementiem N tipa elektroni aizpilda P tipa caurumus. Tā rezultātā akceptoru jeb P tipa atomi kļūst negatīvi lādēti, un, tā kā negatīvie lādiņi piesaista pozitīvos lādiņus, akceptori jeb caurumi plūst uz "krustojumu". N tipa pusē ir pozitīvs lādiņš, kā rezultātā donori jeb elektroni plūst uz "krustojumu". Kad tie tur nonāks, tos atbaidīs negatīvais lādiņš, kas atrodas savienojuma otrā pusē, jo līdzīgi lādiņi atbaida. Tas pats notiks P tipa pusē, donorus jeb caurumus atbaidīs pozitīvais laukums N tipa pusē. Starp abām pusēm nevar plūst elektrība, jo elektroni nevar pārvietoties uz otru pusi.
MOSFET to izmanto savā labā. MOSFET "ķermenis" tiek darbināts negatīvi, kas paplašina iztukšošanas apgabalu, jo caurumi tiek aizpildīti ar jauniem elektroniem, tāpēc pretējais spēks elektroniem N pusē kļūst daudz lielāks. MOSFET "Avots" tiek darbināts negatīvi, kas pilnībā sašaurina N tipa noplicināšanas zonu, jo ir pietiekami daudz elektronu, lai aizpildītu pozitīvo noplicināšanas zonu. "Drain" ir ar pozitīvu jaudu. Kad "Gate" tiek pievadīts ar pozitīvu jaudu, tas radīs nelielu elektromagnētisko lauku, kas likvidēs noplicināšanas zonu tieši zem vārtiem, jo izveidosies caurumu "izsmidzināšana", kas veidos kaut ko tādu, ko sauc par "N kanālu". N-kanāls ir pagaidu apgabals P tipa silīcija apgabalā, kurā nav noplicināšanas zonas. Pozitīvais elektriskais lauks neitralizēs visus brīvos elektronus, kas veido noplicināšanas zonu. Tad elektroniem avota apgabalā būs brīvs ceļš, lai pārvietotos uz "Drain", kas nodrošinās elektrības plūsmu no avota uz drenāžu.
Vienkārša MOSFET shēma
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir MOSFET?
A: MOSFET ir metāla oksīdu pusvadītāju lauka tranzistors, kas ir elektronisks komponents, kurš darbojas kā elektriski kontrolēts slēdzis.
Q: Kādiem nolūkiem izmanto tranzistorus?
A: Tranzistori ir mazas elektriskās ierīces, ko izmanto radioaparātos, kalkulatoros un datoros; tie ir vieni no mūsdienu elektronisko sistēmu pamatelementiem.
J: Kā darbojas MOSFET?
A: MOSFET darbojas kā elektrības vārsts. Tam ir viens ieejas savienojums ("vārti"), ko izmanto, lai kontrolētu elektrības plūsmu starp diviem citiem savienojumiem ("avots" un "drens"). Aizbīdnis darbojas kā slēdzis, kas kontrolē divas izejas.
J: Ko apzīmē nosaukums "MOSFET"?
A: Nosaukums MOSFET raksturo tranzistora struktūru un funkciju. "MOS" norāda uz to, ka tas ir veidots, uzklājot metālu ("vārti") uz oksīda (izolatora, kas novērš elektrības plūsmu) uz pusvadītāja ("avots" un "dren"). "FET" apraksta aizvara darbību uz pusvadītāju.
J: Kur izmanto gandrīz visus MOSFET?
A: Gandrīz visus MOSFET izmanto integrālās shēmās.
Jautājums: Cik daudz tranzistoru var ievietot integrētajā shēmā šodien, salīdzinot ar 1970. gadu?
A: Kopš 2008. gada vienā integrālā shēmā var ievietot 2 000 000 000 000 tranzistoru, bet 1970. gadā vienā integrālā shēmā varēja ievietot aptuveni 2 000 tranzistoru.
