(ترانزیستور ماسفِت)

بررسی اساس ساخت و شکل گیری ترانزیستور های اثر میدانی (Mosfet) 


پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته: ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی فلزی- اکسید و نیمه هادی (MOSFET ، MOS-FET ، یا MOS FET) یک ترانزیستور با اثر میدان است (FET با یک دروازه عایق) که در آن ولتاژ هدایت دستگاه را تعیین میگردد. برای تعویض یا تقویت سیگنال ها استفاده می شود. از قابلیت تغییر رسانایی با مقدار ولتاژ اعمال شده می توان برای تقویت یا تعویض سیگنال های الکترونیکی در مدار استفاده کرد. MOSFET اکنون در مدارهای دیجیتال و آنالوگ متداول تر از (ترانزیستورهای اتصال دو قطبی) است.ترانزیستور ماسفت از سه پایه گیت Gate / سورس Source/ درین Drain تشکیل شده است.

MOSFET ها تقریباً رایج ترین ترانزیستور  در مدار های دیجیتالی است ، زیرا صد ها  هزار یا میلیون ها عدد از آنها  ممکن است در یک تراشه حافظه یا ریز پردازنده گنجانده شوند. از آنجا که می توان آنها را از نوع نیمه هادی از نوع p یا نوع n ساخت ، از جفت های مکمل ترانزیستور MOS می توان برای ساخت مدار های سوئیچینگ با مصرف انرژی  بسیار  کمی ، به شکل منطقی CMOS استفاده کرد. ماسفت Mosfet دارای سه پایه با نام‌های درین D، سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می‌کند. ماسفت‌ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می ‌کند. Mosfet ها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می ‌گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند. نوع دیگر ترانزیستور های اثر میدانی MOSFET ها هستند - ترانزیستور اثر میدانی نیمه رسانای اکسید فلز، یکی از اساسی‌ ترین مزیت ‌های ماسفت‌ ها نویز کمتر آن‌ ها در مدار است.ماسفت‌ ها در ساخت فرستنده ها و سیستم های مخابراتی و راداری نیز کاربرد فراوانی دارند.





MOSFET ها به دلیل داشتن امپدانس ورودی تقریباً نامتناهی در آمپلی فایرها بسیار مفید هستند که به آمپلی فایر اجازه می دهد تقریباً تمام سیگنال های ورودی را ضبط کند. مزیت اصلی این است که برای کنترل جریان بار ، در مقایسه با ترانزیستورهای دو قطبی ، تقریباً هیچ جریان ورودی نیاز ندارد.ترانزیستور اثر میدان (MOSFET) را با سه پایه به نام ‌های گِیت gate ، دِرِین (Drain)، و سورس (Source) در نظر می ‌گیرند. در این ترانزیستور، گیت (پایهٔ کنترلی)، جریانی نمی‌ کشد، و چنان‌که از نام ترانزیستور پیداست، تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان الکتریکی درون نیمه رسانا، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. از همین روی، وقتی گیت به عنوان ورودی این ترانزیستور در نظر گرفته می‌ شود، هیچ اثر بارگذاری بر روی طبقات قبلی خود در مدار نمی‌ گذارد و ترانزیستور در این حالت امپدانس ورودی بسیار بالایی دارد. عمده تفاوت ماسفت با ترانزیستورهای دیگر در این است که گیت ترانزیستور های ماس‌فِت توسط لایه‌ای از اکسید سیلیسیوم (SiO2) از کانال مجزا شده‌ است. 




عملکرد و ساختار های مختلف از اتصال دو قطبی ترانزیستور، ما‌سفت با قرار دادن یک لایه عایق در سطح نیمه هادی و سپس با قرار دادن یک الکترود گیت فلزی که در آن ساخته شده بود. این سیلیکون کریستالی نیمه هادی است و از لایه‌ ای از دی‌ اکسید سیلیکون برای عایق استفاده می ‌شود.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک