چیپ های CMOS و ترانزیستورهای MOS ؛ NMOS ؛ IGET در نانو الکترونیک(مهندسی میکرو _نانو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


نکته : فــناوری اکـسید فــلز نیمه هادی مکـمل یا CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor ) یک فناوری بـرجـسته در صنـعـت جهانی مـدارهای مـجـتـمع ( IC ) است و به عـنـوان مـحـصولاتـی با اتـلاف تـــوان کم و چگالی زیاد و وسیله سوییچ کـنندگی نسبتا ایـده آل شناخـته شـده است.


این ویژگیها سبب شـده که این مـدارهـا دارای محاســن مـتمایزی نسبت به دیگـر فـناوری ها هـمـچون nMOS و GaAs ( گا لیم آرسناید ) باشند. ا فـزون بر ایــن با اضا فه کردن ترانزیـسـتـورهای دو قــطبی (Bipolar) می توا نیــم مـدارها را به سوی فــرآیـنـد BiCMOS سوق دهیم.

ترانزیستورهای MOS ؛ NMOS ؛ IGET در میکرو _ نانو الکترونیک :  

IGET یا MOSFET یک ترانزیستور اثر میدانی کنترل شده با ولتاژ است که تفاوت آن با FET در استفاده از اکسید فلز در پایه گیت است.

 گیت از لحاظ الکتریکی از نیمه‌هادی نوع N یا P که در پیوند اصلی قرار دارند به کمک لایه‌ نازکی از یک عایق که معمولا اکسید سیلیکون است، ایزوله می‌شود. این لایه عایق فوق العاده نازک را می توان به عنوان صفحه یک خازن در نظر گرفت. جداسازی گیت کنترل باعث افزایش مقاومت ورودی MOSFET تا محدوده مگا اهم (MΩ) میشود و تقریبامقاومت ورودی بینهایت ایجاد می‌کند

به این دلیل که ترمینال گیت (Gate) از کانال انتقال جریان اصلی بین درین (Drain) و سورس (Source) از نظر الکتریکی جدا شده است، هیچ جریانی به گیت وارد نمی‌شود. درست مانند JFET ، ترانزیستور MOSFET نیز  یک مقاومتکنترل شده با ولتاژ عمل میکند، جایی که جریان جریان از طریق کانال اصلی بین درین و سورس متناسب با ولتاژ ورودی است. همچنین مانند JFET، مقاومت ورودی بسیار بالای MOSFET میتواند به راحتی باعث تجمیع مقدار زیادی از بار استاتیک شده و در نتیجه به MOSFET صدمه وارد شود، مگر اینکه با دقت محافظت شود.


این نوع ماسفت‌ها بدون اعمال ولتاژ در پایه گیت به صورت یک کلید در حالت طبیعی بسته رفتار می‌کنند.

ساختمان داخلی ماسفت؛ MOS ؛ NMOS در تصویر زیر:

 به عبارتی در حالتی که ولتاژ بین گیت و سورس صفر باشد ترانزیستور روشن است. 


در نوع کانال N این ترانزیستور اعمال یک ولتاژ منفی بین پایه‌های گیت و سورس ترانزیستور را از حالت روشن به حالت خاموش می‌برد و به همین ترتیب اعمال ولتاژ مثبت در نوع کانال P ترانزیستور را خاموش می‌کند.

 به بیان دیگر در ترانزیستور نوع تهی‌شونده کانال N ولتاژ مثبت بین گیت سورس به معنی تزریق الکترون بیشتر و در نتیجه آن جریان بیشتر است در حالی که ولتاژ منقی به منزله الکترون کمتر و در پی آن جریان کمتر است. خلاف این موضوع در ترانزیستور تهی‌شونده کانال P نیز صدق می‌کند. بنابراین ماسفت حالت تهی‌شونده به صورت یه سوئیچ در حالت طبیعی بسته رفتار می‌کند.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)