(ترانزیستور ماسفِت)

ترانزیستور اثر میدانی (Mosfet) ساختمان داخلی و نحوه عملکرد 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته: رایج ترین و مهم ترین قطعه الکترونیکی در مدار های الکترونیکی و قدرت ترانزیستور میباشد ؛ ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET به دو صورت ساخته میشوند.

تـرانـزیستـورهـایMOSFET بـا کـانـال تـهـی شونـده(DMOSFET)و (DepletionmodeMOSFET)  ترانزیستورهای MOSFET باکانال تشکیل شونده یا بهبود یافته (Enhancement mode MOSFET)و  (EMOSFE) هر یک از این دو نوع ترانزیستور میتواند با کانال n یا با کانال p ساخته شود. ترانزیستورهای اثر میدانی mosfet که رایجترین آنها در بازار، MOSFET های با کانال n ، از نوع تهی شونده و MOSFETهای باکانال p ،از نوع تشکیل شونده است. معروف‌ترین ترانزیستور اثر میدان در مدارهای الکترونیک آنالوگ و دیجیتال است. اصطلاح «اکسید-فلز» را نباید به اشتباه «اکسیدِ فلز» خواند. دلیل این نام‌گذاری این است که در ساختمان این ترانزیستور، یک لایۀ اکسیدِ سیلیسیوم (SiO2) در زیر اتصال فلزیِ پایۀ گِیت قرار گرفته است

ساختمان داخلی و انواع ترانزیستور اثر میدانی MOSFET 

ماسفت شامل پایانه‌های گیت (G)، درین (D)، سورس (S) و بدنه (B). بدنه (B) اغلب به سورس وصل می‌شود؛ بنابراین ماسفت در عمل، سه‌ پایه دارد. ترانزیستور اثر میدان (FET) را با سه‌ پایه به نام‌های گِیت (Gate) ، دِرِین (Drain)، و سورس (Source) در نظر می‌گیرند. در این ترانزیستور، گیت (پایهٔ کنترلی)، جریانی نمی‌کشد، و چنان‌ که از نام ترانزیستور پیداست، تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان الکتریکی درون نیمه رسانا ، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود.

ترانزیستور MOSFET با کانال نیمه هادی تهی شوندۀ نوع N :

 این  نوع ترانزیستورازیک قطعه نوع p با ناخالصی کم تشکیل شده است. درون این قطعه ،دو پایهنوع n با ناخالصی زیاد ایجاد میکنند.این نواحی را به وسیله ناحیه یک کانال نوع n با ناخالصی کم به یکدیگر وصل میکنند. از طرفین کانال، کنتاکتهای درین ــ سورس خارج میشود. گیت فلزی تشکیل میدهد که توسط لایه این ترانزیستور را یک صفحه جدا شده است.نازکی از دیاکسید سیلیکون از کانال کاملا این نوع MOSFET را ( DMOSFET ) میگویند.


در بیشتر ترانزیستورهای MOSFET کریستال پایه از داخل به سورس وصل میشود اما در مواردی ممکن است از آن یک اتصال چهارم نیز بیرون آورده باشند. در چنین مواردی، برای آنکه پیوند n-p پایه و کانال همواره در گرایش معکوس باقی بماند، باید این اتصال را به پایه سورس وصل کرد.

ساختمان MOSFET باکانال تشکیل شونده(Enhancement MOSFET) (EMOSFET)

در این نوع ترانزیستور بر خلاف ترانزیستور با کانال تهی شونده، کانال را در هنگام ساخت ایجاد نمیکنند. لذا تا وقتی که گیت ترانزیستور بایاس نشود، ترانزیستور خاموش میماند. به علت مقاومت خیلی زیاد بلور پایه که درین و سورس را از افزایش با VDS جریان محسوسی از یکدیگر جدا میکند و عملا از (درین) نمیگذرد 

در صورتی که گیت سورس را طوری بایاس کنیم که پتانسیل گیت مثبت تر از سورس باشد، میدان الکترواستاتیکی گیت، تعدادی الکترون آزاد از نواحی +n و کریستال پایه جذب میکند و یک کانال باریک به صورت القایی بین درین سورس به وجود میآورد.این کانال، مقاومت بین دو پایه را کاهش میدهد و موجب برقراری جریان (درین) میشود.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید )

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک