Zaloguj
Spis treści
MOSFET-y
Historia tranzystora MOSFET sięga przełomu lat 50. i 60. (D. Kahng + M.M. Attala z Bell Labs) i laboratoryjnych badań nad czymś tak specyficznym i zachowującym się bardzo nieintuicyjnie, jak zbudowany na powierzchni półprzewodnika kondensator MOS (ogólnie MIS – Metal, Insulator, Semiconductor). W kondensatorze takim występują zaskakujące zjawiska, dużo bardziej skomplikowane niż w prostym tranzystorze JFET. Dodanie do takiego specyficznego kondensatora dodatkowych elektrod daje tranzystor MOSFET o bardzo pożądanych właściwościach.
Nazwa MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) wskazuje na budowę tego elementu. Jest to tranzystor sterowany polem elektrycznym, czyli polowy, podobnie jak JFET, ale nie ma w nim złącza diodowego. Elektrodą sterującą jest metalowa (M) bramka, która jest oddzielona od półprzewodnikowego (S) kanału warstwą izolatora, którym jest cieniutka warstwa tlenku (O – oxide), a ściślej dwutlenku krzemu (SiO2). Między izolowaną bramką a resztą tranzystora tworzą się kondensatory (pojemności), mające bardzo duży wpływ na dynamiczne właściwości tego elementu.
Rysunek 9 to fragment złożonego, jak widać, w roku 1960 zgłoszenia patentowego na tranzystor MOSFET, o budowie, którą dziś nazywamy lateralną (poziomą, płaską). Najpierw, jeszcze w latach 60. tranzystory te wykorzystano do budowy układów scalonych. Natomiast rynkowe wersje MOSFET-ów mocy o innej, wertykalnej, czyli pionowej budowie wewnętrznej (V-MOS, D-MOS, U-MOS, ...) zaczęły się pomału ukazywać i upowszechniać znacznie później, Na przykład tak cenione przez audiofilów HexFET-y o specyficznej, sześciokątnej budowie komórek elementarnych zaczęły pojawiać się na rynku od roku 1978 (IRF100). Popularność MOSFET-ów mocy przyniosły dopiero lata 80. i 90. A dziś ponad połowa produkowanych tranzystorów mocy to właśnie krzemowe MOSFET-y, najczęściej o budowie nazywanej superjunction.
Istnieje kilka odmian tranzystorów polowych z izolowaną bramką (IGFET – Insulated Gate FET), w tym MOSFET-ów z izolacją z tlenku. Co ważne, typowy tranzystor MOSFET jest normalnie zatkany (zamknięty). Rysunek 10 pokazuje symbole komplementarnych tranzystorów MOSFET z kanałem wzbogacanym (enhancement mode) typu N i typu P, czyli normalnie zamkniętych.
Przy zerowym napięciu elektrody sterującej taki MOSFET nie przewodzi prądu. Zostaje otwarty po podaniu na bramkę napięcia o biegunowości takiej, jak główne napięcie zasilające. Dziś mamy setki typów krzemowych tranzystorów MOSFET o mocy strat od kilkudziesięciu do kilkuset watów.
