Tranzistorul MOS

Tranzistorul MOS este un dispozitiv electronic la care conductia curentului electric se produce la suprafata semiconductorului. Proprietatile conductive ale suprafetei semiconductorului sunt controlate de un câmp electric ce ia nastere ca urmare a aplicarii unei tensiuni pe electrodul poarta.

In figura urmatoare este reprezentata structura unui tranzistor MOS:

Izolatorul folosit este un strat subtire de oxid (SiO2) obtinut prin oxidarea termica a suprafetei de Si.

Poarta este realizata, de regula, din aluminiu, dar poate fi realizata si din alte materiale, ca de exemplu, Si policristalin puternic dopat.

Conductia se realizeaza la suprafata substratului de Si, intre doua zone de tip opus substratului, cele doua zone numindu-se sursa (S) si drena (D).

In figura de mai sus substratul se considera de tip p, sursa si drena fiind de tip n+. Pentru a se putea stabili un curent electric intre sursa si drena, suprafata semiconductorului trebuie inversata ca tip, adica sa devina de tip n. In acest fel, la suprafata apare un canal de tip n care leaga sursa de drena.

Inversarea tipului de conductivitate a suprafetei, precum si controlul rezistivitatii canalului se face prin câmpul electric ce ia nastere prin aplicarea tensiunii pe poarta.

Când electrodul poarta este lasat in gol sau i se aplica o tensiune negativa (vGS < 0) in raport cu sursa, nu exista practic conductie intre sursa si drena, deoarece regiunile sursei si drenei, impreuna cu regiunea din substratul semiconductor cuprinsa intre aceste regiuni, formeaza doua jonctiuni pn+ legate in opozitie, astfel ca, indiferent de polaritatea tensiunii aplicate intre sursa si drena, una din jonctiuni va fi polarizata invers, blocând calea de conductie intre sursa si drena.

Când poarta este pozitivata (vGS > 0) fata de sursa si drena, in stratul de oxid de sub electrodul poarta ia nastere un câmp electric E (fig.1) orientat dinspre metal (grila) spre semiconductor (substrat), câmp care respinge de la interfata golurile, marind concentratia electronilor minoritari.

Peste o anumita valoare VP a tensiunii vGS, numita tensiune de prag, concentratia electronilor la interfata devine mai mare decât concentratia golurilor, adica s-a inversat tipul de conductibilitate. Stratul superficial de la interfata, in care, sub actiunea câmpului electric generat de tensiunea de grila, a fost inversat tipul de conductibilitate a semiconductorului (in cazul de fata de la plan) se numeste strat de inversie sau canal indus (aici, canal n). Formându-se stratul de inversie intre D si S, cu acelasi tip de conductibilitate ca si regiunile respective, se asigura conductia electrica intre drena si sursa.