Popis a použití

Tento druh tranzistorů je nejrozšířenější z tranzistorů řízených elektrickým polem. Jedná se o typ tranzistoru, u kterého je vodivost kanálu mezi elektrodami S a D řízena elektrickým polem vytvářeným ve struktuře kov - oxid - polovodič elektrickým napětím přiloženým mezi řídící elektrodou G a elektrodou S.

MOSFET je zkratkové slovo, v němž jednotlivá písmena znamenají:

1.    M (metal) - řídící elektroda G je tvořena kovem (většinou se jedná o hliník);

2.    O (oxide) - řídící elektroda G je od zbytku tranzistoru izolovaná tenkou vrstvou oxidu křemičitého (tj. nevodivým křemenem);

3.    S (semiconductor) - oxid křemičitý je nanesen na polovodičové destičce;

4.    FET (field effect transistor) - tranzistor je řízený elektrickým polem.

Schématické značky základních typů tranzistoru MOSFET jsou zobrazeny na obr. 235.

U tranzistoru typu N míří šipka dovnitř (k elektrodě G), u tranzistoru P opačně. Šipky jsou tedy OPAČNĚ než u bipolárních tranzistorů

Existují další značky pro další typy tranzistorů MOSFET.

Obecně by značka měla mít čtyři vývody (elektrody G, S, D a B), ale ve většině aplikací se musí přiložit na elektrody určité napětí, a proto se elektrody S a B většinou spojují. Proto jsou na schématu na obr. 235 zobrazeny pouze tři elektrody.

Při srovnání s bipolárním tranzistorem odpovídá elektroda G bázi tranzistoru, elektroda S emitoru a elektroda D kolektoru.

Obr. 235

Tranzistory MOSFET mohou být dvou základních typů:

1.    PMOS - základní deska je vyrobena z křemíkového polovodiče typu N, elektrody jsou připojeny k obohacenému křemíkovému polovodiči typu P;

2.    NMOS - základní deska je vyrobena z křemíkového polovodiče typu P, elektrody jsou připojeny k obohacenému křemíkovému polovodiči typu N.

CMOS není označení tranzistorů, ale označení logických obvodů vytvářených kombinací tranzistorů PMOS a NMOS. V těchto obvodech je otevřený vždy jeden tranzistor, druhým z nich elektrický proud neprotéká.

Struktura tranzistoru NMOS je zobrazena na obr. 236. Základem je různě obohacený křemík tak, abychom měli k dispozici polovodič typu P a silně dotovaný polovodič typu N. V tomto typ polovodiče tedy jednoznačně převažuje elektronová vodivost; počet děr je zde silně oslaben.

V polovodiči N běžně převažuje elektronová vodivost nad děrovou vodivostí, ale v tomto případě je počet děr prostě výrazně menší, než u „běžného“ polovodiče N. Proto díry elektrický proud v polovodiči N+ nevedou!

Elektroda G (gate) je od polovodiče typu P oddělena izolantem tvořeným oxidem křemičitým. Elektrody S (source) a D (drain) jsou vodivě spojeny s polovodičem typu N. Elektroda B (bulk) připojená k substrátu je ve většině případů použití tranzistoru MOSFET spojena s elektrodou S.

Oba typy polovodiče vytvářejí přechod PN, v jehož okolí je oblast bez volných nosičů náboje (tato oblast je na obr. 236 naznačena světlou barvou v okolí hranice polovodiče typu N). Tato oblast má tedy velký elektrický odpor.

Obr. 236

Tyto tranzistory jsou základním aktivním prvkem většiny současných elektronických přístrojů; v současné době se používají výrazně více, než klasické bipolární tranzistory. Používají se jak v signálových analogových obvodech a digitálních obvodech (digitální technice), tak i ve výkonové elektronice. V současné době se vyrábějí MOSFETy i na bázi SiC (silikon-karbid) a GaAs (galium arsenid), čímž se rozšířilo použití těchto tranzistorů i do oblastí vyšších napětí (několik set až tisíc voltů).

Tranzistory MOSFET (oba z výše popsaných typů) se dále dělí podle typu vodivého kanálu:

1.    s indukovaným kanálem;

2.    se zabudovaným kanálem.

Vodivost jednotlivých typů tranzistoru v závislosti typu kanálu a na přiloženém napětí  je popsána v tab. 1.

tab. 1