ترانزستورات الأثر الحقلي أكسيد- معدن والبوابة المعزولة

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

إنّ اللفظةَ الأوائلية (MOSFET) (والتي تُلفظ "موس-فيت") آتيةٌ من الكلمات (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) ومعناها "ترانزستور الأثر الحقلي ذو نصف ناقل-أكسيد- معدن".

هذا النوع من المكوِّنات يمكن إنشاؤه بقناة ذات مادة من النوع N، أو بقناة ذات مادة من النوع P. ونطلق على النوع الأول اسم MOSFET بقناة من النوع N وعلى النمط الآخر اسم MOSFET بقناة من النوع P.

نرى في الشكل 6-12 أ رسماً مبسَّطاً لمقطع عرضاني ﻠ  MOSFET بقناة من النوع N.

ويظهر في الشكل 6-12 ب رمزُه التخطيطي. بينما يبدو رسمُ المقطع العرضاني والرمزُ التخطيطي للنوع ذي القناة من النوع P في القسمَين ج و د من نفس الشكل 6-12.

 

البوَّابة المعزولة

عندما تصوَّر مهندسو أنصافِ النواقلِ لأول مرة MOSFET وصنعوه، أطلقوا عليه اسم ترانزستور الأثر الحقلي ذي البوَّابة المعزولة أو IGFET (تلفظ إيجفيت).

وربما يكون هذا التعبيرُ أفضلَ وصفاً للجهاز المعني من المصطلح المقبول استعماله في الوقت الراهن! ففي الواقع، يكون قطبُ البوَّابة معزولاً عن القناة بواسطة طبقةٍ رقيقةٍ من مادةٍ عازلةٍ كهربائياً.

تتجاوز ممانعةُ الدخل في MOSFET تلك التي في JFET، عندما نطبِّق إشارةَ دخلٍ عند قطب البوَّابة. وفي الحقيقة، تضاهي المقاومةُ G-S (البوَّابة إلى المصدر) في MOSFET نموذجي بشكلٍ مقبولٍ تماماً مقاومةَ التسرّب في مكثّفة جيّدة التصميم. وهي كبيرةٌ للغاية بحيث نستطيع عادةً أن نعتبرها "من الوجهة العملية لا متناهيةً".

يرينا الشكل 6-13 عائلةً من المنحنيات المميِّزة من أجل MOSFET بقناة من النوع N افتراضي. لاحظْ أنّ المنحنيات تصعد بشكل شديد الميلان في البداية من أجل قيم صغيرة نسبياً لفولطية المصرف؛ ولكنْ مع ازدياد إلى ما وراء عتبة معيَّنة، تصبح المنحنياتُ بمستوى ثابت بشكلٍ أسرع ممّا يحدث في حالة JFET.

 

فكرة مفيدة: إنّ واحدةً من أكثر العيوب جدِّيّةً في ترانزستورات MOSFET هي حقيقة أنها تتخرَّب بسهولة بواسطة الإفراغ الكهربائي الساكن.

وعندما تكون الداراتُ التي تحتوي على أجهزة MOS في حالة الإنشاء أو خدمة الصيانة، فإنّ التقنيِّين يجب أن يستخدموا تجهيزاتٍ خاصّةً كي يضمنوا أنّ أيديهم لا تكتسب شحناتٍ كهربائيةً ساكنةً.

فلو حدث أيُّ إفراغٍ تائهٍ عبر الطبقة الرقيقة الهشّة العازلة كهربائياً داخل MOSFET، فإنّ التيّارَ الناجمَ عن ذلك يمكن – وغالباً ما يقوم بذلك فعلاً – أن يخرِّب الجهاز بشكلٍ دائمٍ.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]