MOSFET

Transistor MOSFET
MOSFET với các cực gate (G), body (B), source (S) and drain (D). Gate cách ly bởi lớp màu trắng.
Loại	Chủ động
Chân	drain, gate, source
Ký hiệu điện

Tranzitor hiệu ứng trường kim loại - oxit bán dẫn, viết tắt là MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) là thuật ngữ chỉ các tranzitor hiệu ứng trường FET được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp Oxít Kim loại và bán dẫn (ví dụ Oxít Bạc và bán dẫn Silic) tạo ra lớp cách điện mỏng giữa cực cổng (gate) kim loại với vùng bán dẫn hoạt động nối giữa cực nguồn (source) và cực máng (drain).

MOSFET được sử dụng rộng rãi trong cả các mạch kỹ thuật số và các mạch tương tự. Tương tự như FET, MOSFET có hai lớp chính phân biệt theo loại kênh dẫn được sử dụng:

• N-MOSFET: Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs > 0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs <= 0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S
• P-MOSFET: Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs < 0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D, điện áp khóa là Ugs ~ 0.

Từ cấu trúc cơ bản của MOSFET có nhiều biến thể dẫn xuất khác nhau để tạo ra phần tử có đặc tính phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Ví dụ MOSFET nhiều cổng hoặc MuGFET (multigate field-effect transistor), MESFET (metal–semiconductor field-effect transistor), MOSFET công suất lớn (Power MOSFET),...

Do sự cách ly của cực cổng, MOSFET còn được biết đến với tên gọi 'tranzitor hiệu ứng trường cổng cách điện' (Insulated Gate Field-effect Transistor), viết tắt là IGFET. Thuật ngữ IGFET

chính xác hơn với các FET mà cực điều khiển không phải là kim loại, mà là các cấu trúc tích lũy điện tích khác như dung dịch điện phân trong các FET cảm biến sinh học (Bio-FET), FET cảm biến enzym (ENFET), FET cảm biến pH (pHFET), FET cảm biến khí (GASFET),...

Thường thì silic được sử dụng làm chất bán dẫn, tuy nhiên có một số nhà sản xuất vẫn sản xuất vi mạch bán dẫn từ hỗn hợp silic và germani (SiGe), ví dụ như hãng IBM. Ngoài silic và germani, còn có một số chất bán dẫn khác như arsenic gali có đặc tính điện tốt hơn, nhưng không thể tạo ra các lớp oxit phù hợp để chế tạo transistor MOSFET.

Hoạt động của MOSFET

Hoạt động của MOSFET có thể được phân thành ba chế độ khác nhau tùy thuộc vào điện áp trên các đầu cuối. Đối với transistor NMOSFET, ba chế độ này bao gồm:

1. Chế độ cắt hay sub-threshold (Chế độ dưới ngưỡng).
2. Chế độ tuyến tính hay vùng Triode.
3. Chế độ bão hòa.

Trong các mạch số, các transistor thường chỉ hoạt động trong chế độ cắt và bão hòa. Chế độ tuyến tính chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng mạch tương tự.

MOSFET giai đoạn đầu

Sản xuất MOSFET

Các dạng MOSFET

So sánh giữa MOSFETs loại n và loại p

Loại		nMOSFET	pMOSFET
Source/drain type		n-type	p-type
Channel type (MOS capacitor)		n-type	p-type
Cổng	Polysilicon	n+	p+
	Metal	φm ~ Si conduction band	φm ~ Si valence band
Well type		p-type	n-type
Threshold voltage, Vth		Positive (enhancement) Negative (depletion)	Negative (enhancement) Positive (depletion)
Band-bending		Downwards	Upwards
Inversion layer carriers		Electrons	Holes
Substrate type		p-type	n-type

NMOS

DMOS

HEXFET

CoolMOS