МОП-транзистор
Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник ( MOSFET , MOS-FET или MOS FET ), также известный как транзистор металл-оксид-кремний ( MOS-транзистор , или MOS ), [1] представляет собой тип транзистора с изолированным затвором. полевой транзистор , изготовленный управляемым окислением полупроводника , обычно кремния . Напряжение на клемме затвора определяет электрическую проводимость устройства; эта способность изменять проводимость в зависимости от величины приложенного напряжения может быть использована дляусиление или переключение электронных сигналов .
МОП-транзистор был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году и впервые представлен в 1960 году. Это основной строительный блок современной электроники и наиболее часто производимое устройство в истории. (1,3 × 10 22 ) полевых МОП-транзисторов, произведенных в период с 1960 по 2018 год . [2] Это доминирующий полупроводниковый прибор в цифровых и аналоговых интегральных схемах (ИС) [3] и наиболее распространенное силовое устройство . [4] Это компактный транзистор , который был миниатюризирован и производился серийно для широкого круга приложений , произвел революцию в электронной промышленности и мировой экономике и стал центральным элементом цифровой революции , кремниевой эры и информационной эры .. Масштабирование и миниатюризация полевых МОП-транзисторов способствовали быстрому экспоненциальному росту технологии электронных полупроводников с 1960-х годов и позволили создавать интегральные схемы высокой плотности , такие как микросхемы памяти и микропроцессоры . МОП-транзистор считается «рабочей лошадкой» электронной промышленности.
Ключевым преимуществом MOSFET является то, что он почти не требует входного тока для управления током нагрузки по сравнению с транзисторами с биполярным переходом (BJT). В улучшенном режиме MOSFET напряжение, подаваемое на клемму затвора, может увеличить проводимость по сравнению с «нормально выключенным» состоянием. В полевом МОП-транзисторе с режимом истощения напряжение, приложенное к затвору, может снизить проводимость по сравнению с состоянием «нормально включен». [5] МОП-транзисторы также способны к высокой масштабируемости с возрастающей миниатюризацией и могут быть легко уменьшены до меньших размеров. Они также имеют более высокую скорость переключения (идеально подходит для цифровых сигналов ).), гораздо меньшего размера, потребляют значительно меньше энергии и обеспечивают гораздо более высокую плотность (идеально подходит для крупномасштабной интеграции ) по сравнению с BJT. МОП-транзисторы также дешевле и имеют относительно простые этапы обработки, что обеспечивает высокую производительность .
МОП-транзисторы могут быть изготовлены либо как часть интегральных микросхем МОП, либо как дискретные устройства МОП-транзисторов (например, силовые МОП -транзисторы ) и могут иметь форму транзисторов с одним или несколькими затворами . Поскольку полевые МОП-транзисторы могут быть изготовлены из полупроводников p-типа или n-типа ( логика PMOS или NMOS соответственно), комплементарные пары MOSFET могут использоваться для создания коммутационных схем с очень низким энергопотреблением : логика CMOS (комплементарная MOS).
Название «металл-оксид-полупроводник» (МОП) обычно относится к металлическому затвору , оксидной изоляции и полупроводнику (обычно кремнию). [1] Однако слово «металл» в названии полевого МОП-транзистора иногда используется неправильно, поскольку материалом затвора также может быть слой поликремния (поликристаллического кремния). Наряду с оксидом также могут использоваться различные диэлектрические материалы с целью получения прочных каналов с меньшими прикладываемыми напряжениями. Конденсатор MOS также является частью структуры MOSFET.
