ทรานซิสเตอร์ MOS คืออะไร

ทรานซิสเตอร์โลหะออกไซด์ของเซมิคอนดักเตอร์ (MOS) เป็นหน่วยการสร้างของความทรงจำดิจิตอลโปรเซสเซอร์และชิปตรรกะที่ทันสมัยที่สุด นอกจากนี้ยังเป็นองค์ประกอบทั่วไปในวงจรรวมแบบอะนาล็อกและสัญญาณผสม ทรานซิสเตอร์เหล่านี้พบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกประเภทตั้งแต่โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์ไปจนถึงตู้เย็นที่ควบคุมด้วยระบบดิจิตอลและอุปกรณ์การแพทย์อิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์ MOS นั้นค่อนข้างหลากหลายและสามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์แอมป์หรือตัวต้านทาน มันเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นชนิดพิเศษของสนามผลทรานซิสเตอร์ (FET) เรียกว่าฉนวนประตู (IGFET) หรือ MOS (MOSFET) Field-effect หมายถึงสนามไฟฟ้าจากประจุที่ประตูของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ MOS นั้นถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวผลึกเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งส่วนใหญ่ทำจากซิลิคอน สารตั้งต้นมีการหุ้มด้วยฉนวนบาง ๆ ซึ่งมักจะทำจากซิลิคอนไดออกไซด์ เหนือชั้นนี้คือประตูซึ่งโดยทั่วไปจะทำจากโลหะหรือคริสตัลไลน์ซิลิคอน บริเวณคริสตัลด้านหนึ่งของประตูเรียกว่าแหล่งกำเนิดในขณะที่อีกด้านหนึ่งเป็นท่อระบายน้ำ แหล่งที่มาและท่อระบายน้ำโดยทั่วไปจะ "เจือ" ด้วยซิลิคอนชนิดเดียวกัน ช่องด้านล่างประตูเป็น "เจือ" กับประเภทตรงกันข้าม เป็นโครงสร้างคล้ายกับทรานซิสเตอร์ NPN หรือ PNP มาตรฐาน

โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์ MOS นั้นผลิตขึ้นเป็น PMOS หรือทรานซิสเตอร์ NMOS PMOS ทรานซิสเตอร์มีแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำที่ทำจากซิลิคอนชนิด p; ช่องด้านล่างประตูเป็นแบบ N เมื่อแรงดันลบถูกนำไปใช้กับเกตทรานซิสเตอร์จะเปิด สิ่งนี้ยอมให้กระแสไหลระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ เมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกถูกนำไปใช้กับเกตมันจะปิด

ทรานซิสเตอร์ NMOS อยู่ตรงข้ามกัน: ช่อง p-type พร้อมแหล่งกำเนิด n-type และท่อระบายน้ำ เมื่อแรงดันลบถูกนำไปใช้ที่เกตของทรานซิสเตอร์ NMOS มันจะปิด แรงดันไฟฟ้าบวกเปิด ข้อดีอย่างหนึ่งที่ NMOS มีมากกว่า PMOS คือการเปลี่ยนความเร็ว - โดยทั่วไป NMOS จะเร็วกว่า

วงจรรวมจำนวนมากใช้เกตลอจิก MOS (CMOS) เสริม เกท CMOS ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองชนิดที่ต่อสายเข้าด้วยกัน: หนึ่ง NMOS และหนึ่ง PMOS ประตูเหล่านี้มักได้รับการสนับสนุนเมื่อการใช้พลังงานมีความสำคัญ โดยทั่วไปจะไม่ใช้พลังงานจนกว่าทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่ง

MOSFET โหมดการพร่องเป็นโหมดทรานซิสเตอร์ MOS ชนิดพิเศษที่สามารถใช้เป็นตัวต้านทาน บริเวณประตูของมันถูกสร้างขึ้นด้วยชั้นพิเศษระหว่างฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์และสารตั้งต้น เลเยอร์คือ "เจือ" ด้วยซิลิคอนชนิดเดียวกันกับบริเวณระบายน้ำและแหล่งกำเนิด เมื่อไม่มีค่าใช้จ่ายที่ประตูเลเยอร์นี้จะดำเนินการในปัจจุบัน ความต้านทานจะถูกกำหนดโดยขนาดของทรานซิสเตอร์เมื่อมันถูกสร้างขึ้น การมีประจุของเกตปิดสวิตช์ทรานซิสเตอร์ MOS ชนิดนี้

เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์อื่น ๆ ส่วนใหญ่ทรานซิสเตอร์ MOS สามารถขยายสัญญาณได้ ปริมาณการไหลของกระแสระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำแปรผันตามสัญญาณประตู ทรานซิสเตอร์ MOS บางตัวได้รับการสร้างและบรรจุแยกต่างหากเพื่อจัดการกับกระแสขนาดใหญ่ สามารถใช้กับแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์แอมป์กำลังสูงตัวขับคอยล์และแอพพลิเคชั่นแบบอะนาล็อกหรือสัญญาณผสมอื่น ๆ ทรานซิสเตอร์ MOS ส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรดิจิตอลกำลังไฟต่ำและต่ำ โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะรวมอยู่ในชิปด้วยชิ้นส่วนอื่นแทนที่จะยืนอยู่คนเดียว