Transistor Metal Oxide
Semiconductor Field-Effect Transistor atau biasa disebut MOSFET adalah sejenis
transistor yang digunakan sebagai penguat, tapi paling sering transistor jenis
ini difungsikan sebagai saklar elektronik.
Ada dua jenis MOSFET menurut jenis bahan semikonduktor pembuatnya, yaitu tipe N
(nMOS) dan tipe P (pMOS).
Bahan semikonduktor yang digunakan untuk membuat MOSFET adalah silikon, namun
beberapa produsen IC, terutama IBM, mulai menggunakan campuran silikon dan
germanium (SiGe) sebagai kanal MOSFET.
Sayangnya, banyak semikonduktor dengan karakteristik listrik yang lebih baik
daripada silikon, seperti galium arsenid (GaAs), tidak membentuk antarmuka
semikonduktor-ke-isolator yang baik sehingga tidak cocok untuk MOSFET. Hingga
kini terus diadakan penelitian untuk membuat isolator yang dapat diterima
dengan baik untuk bahan semikonduktor lainnya.
JENIS-JENIS MOSFET
MOSFET dual-gate
memiliki tetrode konfigurasi, dimana kedua gerbang mengontrol
arus dalam perangkat. Hal ini umumnya digunakan untuk sinyal kecil perangkat
dalam aplikasi frekuensi radio di mana biasing gerbang saluran-sisi pada
potensi konstan mengurangi hilangnya keuntungan yang disebabkan oleh efek
Miller , menggantikan dua transistor terpisah di cascode konfigurasi.
Penggunaan umum lainnya di crcuits RF termasuk kontrol gain dan pencampuran
(konversi frekuensi).
Sebuah FinFET MOSFET
double-gate silikon-on-insulator perangkat, salah satu dari
sejumlah geometri yang diperkenalkan untuk mengurangi dampak dari saluran
pendek dan mengurangi pembuangan yang disebabkan penurunan penghalang. The
"sirip" mengacu pada saluran sempit antara sumber dan tiriskan.
Sebuah isolasi tipis oksida lapisan di kedua sisi sirip memisahkannya dari
pintu gerbang. FinFETs SOI dengan oksida tebal di atas sirip yang disebut double-gate dan
mereka dengan oksida tipis di atas serta di sisi disebut triple-gerbang FinFETs.
n-channel MOSFET lebih
kecil dari p-channel MOSFET dan memproduksi hanya satu jenis MOSFET pada
substrat silikon lebih murah dan secara teknis sederhana. Ini adalah
prinsip-prinsip mengemudi dalam desain logika NMOSyang menggunakan
saluran-n MOSFETs eksklusif. Namun, tidak seperti logika CMOS, logika NMOS mengkonsumsi
daya meskipun tidak ada perpindahan berlangsung. Dengan kemajuan teknologi,
CMOS logika logika NMOS pengungsi pada pertengahan 1980 menjadi proses yang
lebih disukai untuk chip digital.
Lintas bagian dari
Power MOSFET, dengan sel persegi. Sebuah transistor khas didasari atas beberapa
ribu sel.
MOSFET daya memiliki struktur yang berbeda dari satu yang
disajikan di atas.Seperti kebanyakan perangkat kekuasaan, struktur yang
vertikal dan tidak planar. Menggunakan struktur vertikal, sangat mungkin untuk
transistor untuk mempertahankan kedua memblokir tegangan tinggi dan arus
tinggi. Rating tegangan dari transistor adalah fungsi doping dan ketebalan dari
N- epitaxial lapisan (lihat lintas bagian), sedangkan nilai
sekarang adalah fungsi dari lebar saluran (lebih lebar saluran, semakin tinggi
saat ini). Dalam struktur planar, rating arus dan tegangan breakdown keduanya
fungsi dari dimensi saluran (masing-masing lebar dan panjang saluran), sehingga
tidak efisien dalam menggunakan "silicon estate". Dengan struktur
vertikal, area komponen secara kasar sebanding dengan saat ini dapat
mempertahankan, dan ketebalan komponen (sebenarnya ketebalan lapisan
N-epitaxial) sebanding dengan tegangan tembus.
Daya MOSFET dengan struktur lateral terutama digunakan dalam high-end audio
amplifier dan tinggi daya sistem PA. Keuntungan mereka adalah perilaku yang
lebih baik di wilayah jenuh (sesuai dengan daerah linier dari transistor
bipolar) dari MOSFET vertikal. MOSFET vertikal didesain untuk aplikasi switching.
DMOS singkatan ganda
menyebar logam-semikonduktor oksida. MOSFET daya Kebanyakan dibuat menggunakan
teknologi in
Sirkuit semikonduktor
elektronik sub-mikrometer dan nanometer adalah perhatian utama untuk beroperasi
di dalam toleransi normal dalam keras radiasi lingkungan
seperti luar angkasa . Salah satu pendekatan desain untuk
membuatradiasi-mengeras-by-desain (RHBD) perangkat adalah
Terlampir-Layout-Transistor (ELT). Biasanya, pintu gerbang MOSFET mengelilingi
saluran, yang ditempatkan di pusat dari ELT. Sumber dari MOSFET mengelilingi
gerbang. Lain MOSFET RHBD disebut H-Gate. Kedua transistor memiliki kebocoran
arus sangat rendah terhadap radiasi. Namun, mereka besar dalam ukuran dan
mengambil lebih banyak ruang pada silikon dari MOSFET standar.
Teknologi yang lebih baru muncul untuk perangkat yang lebih kecil untuk
menghemat biaya, daya rendah dan kecepatan operasi meningkat. MOSFET standar
pun menjadi sangat sensitif terhadap radiasi untuk teknologi baru. Karya
penelitian Banyak yang lebih harus diselesaikan sebelum elektronik ruang aman
dapat menggunakan sirkuit MOSFET RHBD nanoteknologi.
Ketika radiasi menyerang dekat wilayah oksida silikon (IMS) dari MOSFET,
inversi saluran terjadi di sudut-sudut MOSFET standar karena akumulasi biaya
radiasi terjebak diinduksi. Jika biaya cukup besar, biaya akumulasi
mempengaruhi tepi permukaan IMS sepanjang saluran dekat antarmuka saluran
(gerbang) dari MOSFET standar. Jadi inversi saluran perangkat terjadi sepanjang
tepi saluran dan perangkat ini akan membuat off-negara jalur kebocoran,
menyebabkan perangkat menyala. Sehingga keandalan sirkuit degradasi parah. ELT
menawarkan banyak keuntungan. Keuntungan ini termasuk peningkatan keandalan dengan
mengurangi inversi permukaan yang tidak diinginkan di tepi gerbang yang terjadi
pada MOSFET standar. Sejak tepi gerbang diapit oleh ELT, tidak ada tepi gerbang
oksida (IMS di pintu gerbang antarmuka), dan dengan demikian transistor
off-negara kebocoran berkurang sangat banyak.
Low-power sirkuit mikroelektronik termasuk komputer, perangkat komunikasi dan
sistem monitoring di pesawat ruang angkasa dan satelit sangat berbeda dari apa
yang kita gunakan di bumi. Mereka adalah radiasi (kecepatan tinggi partikel
atom seperti proton dan neutron , surya
suar disipasi energi magnet dalam ruang bumi, energik sinar
kosmikseperti sinar-X , sinar gamma dll)
sirkuit toleran. Elektronik ini khusus dirancang dengan menerapkan teknik yang
sangat berbeda dengan menggunakan MOSFET RHBD untuk memastikan perjalanan ruang
yang aman dan juga ruang-berjalan dari astronot.
MOSFET switch analog
menggunakan saluran MOSFET sebagai saklar rendah-on-perlawanan untuk melewatkan
sinyal analog ketika pada, dan sebagai impedansi tinggi bila kamera dimatikan.
Sinyal mengalir dalam dua arah di saklar MOSFET. Pada aplikasi ini, drain dan
sumber dari tempat MOSFET tukar tergantung pada tegangan relatif dari sumber /
saluran elektroda. Sumber itu adalah sisi yang lebih negatif untuk N-MOS atau
sisi yang lebih positif untuk P-MOS. Semua switch ini terbatas pada apa sinyal
mereka bisa lulus atau mampir gerbang-sumber mereka, tiriskan gerbang-dan
sumber-drain tegangan; melebihi batas tegangan, arus, atau kekuasaan berpotensi
akan merusak saklar.
Single-jenis saklar
MOSFET
Ini saklar analog
menggunakan MOSFET empat terminal sederhana baik P atau tipe N. Dalam kasus
saklar tipe-n, tubuh terhubung ke catu paling negatif (biasanya GND) dan
gerbang yang digunakan sebagai kontrol saklar. Setiap kali tegangan gerbang
melebihi sumber tegangan oleh setidaknya ambang tegangan, MOSFET melakukan.
Semakin tinggi tegangan, semakin MOSFET dapat melakukan. Saklar N-MOS melewati
semua tegangan kurang dari V gerbang-V tn. Ketika saklar
sedang melakukan, biasanya beroperasi dalam modus (atau ohmik) linier operasi,
karena tegangan sumber dan tiriskan biasanya akan hampir sama.
Dalam kasus P-MOS, tubuh terhubung ke tegangan yang paling positif, dan gerbang
dibawa ke potensi yang lebih rendah untuk menyalakan saklar di. P-MOS beralih
melewati semua tegangan lebih tinggi dari V gerbang-V tp (ambang
tegangan V tp negatif dalam kasus enhancent-mode
P-MOS).
Sebuah switch P-MOS akan memiliki sekitar tiga kali perlawanan dari perangkat
N-MOS dimensi sama karena elektron memiliki sekitar tiga kali mobilitas lubang
di silicon.
Dual-jenis (CMOS) saklar MOSFET
Jenis
"pelengkap" atau CMOS switch menggunakan satu P-MOS dan satu N-MOS
FET untuk melawan keterbatasan saklar tunggal-jenis. FETs telah mereka saluran
air dan sumber terhubung secara paralel, tubuh P-MOS terhubung ke potensial
tinggi (V DD) dan tubuh dari N-MOS terhubung ke potensial
rendah (Gnd). Untuk mengaktifkan saklar di, gerbang dari P-MOS didorong ke
potensial rendah dan gerbang dari N-MOS didorong dengan potensi tinggi. Pada
tegangan antara V DD-V tn dan Gnd-V tp, baik
FETs melakukan sinyal, untuk tegangan kurang dari Gnd-V tp, N-MOS
melakukan sendiri, dan untuk tegangan lebih besar dari V DD-V tn, P-
MOS melakukan sendirian.
Batas-batas tegangan untuk saklar ini adalah gerbang-sumber, gerbang-drain dan
batas tegangan sumber-drain untuk kedua FET. Juga, P-MOS biasanya dua sampai
tiga kali lebih lebar dari N-MOS, sehingga saklar akan seimbang untuk kecepatan
dalam dua arah.
Tri-state sirkuit kadang-kadang menggabungkan saklar MOSFET CMOS
pada output untuk menyediakan output yang rendah-ohmik, penuh jangkauan saat,
dan tinggi ohmik, tingkat menengah sinyal ketika off.