MOSFET: Forskelle mellem versioner

MOSFET anvendes i dag (2005) stort set i alle [[digital kredsløb|digitale kredsløb]]; [[digitalur]]e, [[frekvenstæller]]e, [[computer]]e, hukommelseskredse ([[RAM]], [[ROM]]) og [[CPU]]er - i form af [[Integreret kredsløb|integrerede kredsløb]]. Grunden til MOSFETs store udbredelse i dag er, at digitale kredsløb baseret på MOSFETs kun bruger [[Elektrisk energi|energi]] i selve skifteøjeblikket. Det betyder digitale kredsløb baseret på MOSFETs bruger energi [[proportional]]t med [[taktgiver]]ens [[frekvens]]. F.eks. kan et digitalur med [[LCD]]-udlæsning, virke i mindst et år på et lille [[Batteri (elektricitet)|batteri]].

 

[[Billede:MOSFET_tværsnit.png|thumbnail|Tværsnit af en NMOSFET (NMOS) med vandret kanal.]]

MOSFETten består af en kanal [[n-type halvleder|n-type]] eller [[p-type halvleder|p-type]] halvledermateriale og bliver henholdsvis kaldet en NMOSFET eller en PMOSFET. Almindeligvis anvendes halvlederen [[silicium]], men nogle chip-fabrikanter, især [[IBM]], er begyndt at anvende [[legering]]en af silicium og [[germanium]] (SiGe) i MOSFET kanalerne. Der findes halvledere med bedre elektriske egenskaber end silicium, som f.eks. [[galliumarsenid]], men disse kan ikke danne den gode gate-oxid ([[Siliciumdioxid|SiO<SUB>2</SUB>]]) og kan derfor ikke umiddelbart anvendes til MOSFET-fremstilling.

Gate-laget består af [[polysilicium]] (polykrystallinsk silicium); det forklares længere fremme hvorfor polysilicium anvendes) placeres over oxidet som igen er placeret på kanalen. Når en spændingsforskel lægges mellem gate-laget og source, vil der være et elektrisk felt og danne den såkaldte "inversionskanal" mellem source og drain. Inversionskanalen er af den samme type for både —p-type eller n-type— MOSFETene. Inversionskanalen udgør en leder hvor strøm kan passere. Ved at variere spændingsforskellen mellem gate og source, kan man ændre kanalens ledningsevne - og det er netop dét som gør det muligt at styre source-drain-strømmen.

 

[[Billede:IvsV_mosfet.png|thumbnail|300px|Eksempel på karakteristik for en MOSFET:<br />x-akse V_DS.<br />y-akse I_DS.<br />Kurver for hver fastholdt V_GS-V_th (normalt anvendes alene V_GS).<br />Den stiplede linje er pinch-off-kurven.<br />Cut-off kurverne (V_GS < V_th = -1V, -2V...) er alle ekstremt tæt på y=0.]]

 

**MOSFETten virker hovedsageligt som en styret strømgenerator mellem drain og source. Skillekurven mellem mætning og det lineare arbejdsområde kaldes pinch-off. drain-source strømmen er hovedsageligt uafhængigt af drain-source spændingen og drain-source strømmen bliver hovedsageligt styret af gate-source spændingen - modelligning: <math>I_d = \frac{\mu_n C_{ox}}{2}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_{th})^2</math>

 

Af eksempler på MOSFETs er der:

 

*40673, 3N204, BF960, BF981, MPF122 kendte men gamle dobbelt-gate MOSFET med kanalen liggende parallelt med chipoverfladen.

*BF996S, BF998, 3SK183, CF300 dobbelt-gate MOSFET.

*[[Integreret kredsløb|IC]]-kredse: TS271, TLC271 (enkelt [[operationsforstærker]] hvor forsyningshvilestrømmen kan vælges blandt 3 mulige).

 

*[[CMOS]] 4000-serien (Philips...) eller 14000-serien (Motorola), primært til digital brug, fra [[1970]]. Bruges stadig - især hvor strømforbruget skal være lavt:

**4007, 4066, 4040...74C...

*Der er kommet mange CMOS familier mere til...74AC, AHC, LV, LVC, ALVC...det er dem der anvendes i [[PowerPC]] og [[Pentium]] processorchips. Der er også hybrider mellem CMOS og TTL: BCT, LVT, ABT...

 

*[[Integreret kredsløb|IC]]-kredse: TLC3704CN (4 [[komparator]]er med push-pull udgang), LP339N (CMOS udgave af LM339 komparatorkredsen med pull-down udgang), ICM7555=, TLC555, ZSCT1555, LMC555CD, MC1455 (CMOS udgaven af: [[555 (kreds)|555]]=, SE555, NE555, LM555 [[taktgiver]]kredsen).