МОП-структура
МОП-транзистор (МОП-транзистор) - это металлооксидно-полупроводниковый транзистор с полевым эффектом. Транзисторы - это небольшие электрические устройства, которые используются, среди прочего, в будильниках, калькуляторах и, пожалуй, наиболее известных компьютерах; они являются одними из самых основных строительных блоков современной электроники. Несколько МОП-транзисторов усиливают или обрабатывают аналоговые сигналы. Большинство из них используются в цифровой электронике.
МОП-транзисторы действуют как клапаны для электричества. Они имеют одно входное соединение ("затвор"), которое используется для управления потоком электроэнергии между двумя другими соединениями ("источник" и "слив"). Другими словами, затвор действует как переключатель, который управляет двумя выходами. Подумайте о диммируемом выключателе: ручка сама выбирает "ON", "OFF", или где-то между ними, управляя яркостью света. Подумайте о МОП-переключателе вместо выключателя освещения: выключатель сам по себе является "воротами", "источником" - это питание, поступающее в дом, а "слив" - это лампочка.
Название MOSFET описывает структуру и функцию транзистора. МОП-транзистор относится к тому факту, что МОП-транзистор построен путем наслоения металла ("затвор") на оксид ("изолятор", препятствующий прохождению электричества) на полупроводнике ("источник" и "дренаж"). FET описывает действие затвора на полупроводник. На затвор посылается электрический сигнал, который создает электрическое поле, которое изменяет связь между "источником" и "сливом".
Почти все МОП-транзисторы используются в интегральных схемах. С 2008 года на одной интегральной схеме можно установить 2.000.000.000 транзисторов. В 1970 году эта цифра составляла около 2 000.
Индивидуально упакованные МОП-транзисторы
Теория
Есть много различных способов сделать МОП-транзисторы на полупроводнике. Самый простой способ показан на диаграмме справа от этого текста. Синяя часть представляет кремний P-типа, а красная часть - кремний N-типа. На пересечении этих двух типов образуется диод. В кремниевом полупроводнике есть причуда, называемая "Область опустошения". В допированном кремнии, где одна часть - это допированный N-тип, а другая - допированный P-тип, на пересечении этих двух типов естественным образом образуется область истощения. Это происходит из-за их акцепторов и доноров. У кремния P-типа есть акцепторы, также известные как дыры, которые притягивают к себе электроны. У N-типа кремния есть доноры, или электроны, которые притягиваются к дырам. На границе между ними электроны N-типа заполняют дыры в Р-типе. Это приводит к тому, что акцептор или Р-тип атомов становится отрицательно заряженным, а так как отрицательные заряды привлекают положительные заряды, акцепторы или дыры, будут течь к "стыку". На стороне N-типа, будет положительный заряд, который приводит к донорам, или электронам, пропуская к "стыку". Когда они попадут туда, они будут отталкиваться отрицательным зарядом на другой стороне перехода, так как похожие заряды отталкиваются. То же самое произойдет на стороне P-типа, доноры, или отверстия будут отталкиваться положительным зарядом на стороне N-типа. Никакое электричество не может протекать между двумя, так как никакие электроны не могут двигаться на другую сторону.
МОП-транзисторы используют это в своих интересах. Тело" МОП-транзистора питается отрицательно, что расширяет область истощения, поскольку отверстия заполняются новыми электронами, так что противоположная сила по отношению к электронам на N-стороне становится намного больше. Источник" МОП-транзистора запитан отрицательно, что полностью сокращает зону истощения в N-типе, поскольку электронов достаточно, чтобы выполнить положительную зону истощения. Дренаж" имеет положительную мощность. Когда "Ворота" получают положительную энергию, они создают небольшое электромагнитное поле, которое удаляет зону истощения непосредственно под воротами, так как там будет "брызгать" отверстия, что сделает нечто, называемое "N-каналом". N-канал - это временная область кремниевой зоны Р-Типа, где нет зоны истощения. Положительное электрическое поле нейтрализует все запасные электроны, которые составляют зону истощения. Электроны в области источника тогда будут иметь четкий путь к "Дренажу", который заставит электричество протекать от источника к дренажу.
Диаграмма простого МОП-транзистора
Вопросы и ответы
В: Что такое МОП-транзистор?
О: MOSFET - это полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника, который является электронным компонентом, работающим как электрически управляемый переключатель.
В: Для чего используются транзисторы?
О: Транзисторы - это небольшие электрические устройства, которые используются в радиоприемниках, калькуляторах и компьютерах; они являются одними из самых основных строительных блоков современных электронных систем.
В: Как работает МОП-транзистор?
О: МОП-транзистор работает как клапан для электричества. Он имеет одно входное соединение ("затвор"), которое используется для управления потоком электричества между двумя другими соединениями ("исток" и "сток"). Затвор действует как переключатель, который управляет двумя выходами.
В: К чему относится название "МОП-транзистор"?
О: Название MOSFET описывает структуру и функцию транзистора. МОП" означает, что он построен путем наслоения металла ("затвор") на оксид (изолятор, который препятствует протеканию электричества) на полупроводнике ("исток" и "сток"). FET" описывает действие затвора на полупроводник.
В: Где используются почти все МОП-транзисторы?
О: Почти все МОП-транзисторы используются в интегральных схемах.
В: Сколько транзисторов можно разместить на интегральной схеме сегодня по сравнению с 1970 годом?
О: По состоянию на 2008 год на одной интегральной схеме можно разместить 2 000 000 000 транзисторов, тогда как в 1970 году на одной ИС можно было разместить около 2 000 транзисторов.
