MOSFET

Teoria

Istnieje wiele różnych sposobów wykonania MOSFET-ów na półprzewodniku. Najprostsza metoda jest pokazana na schemacie po prawej stronie tego tekstu. Część niebieska reprezentuje krzem typu P, a część czerwona - typu N. Przecięcie tych dwóch typów tworzy diodę. W półprzewodnikach krzemowych występuje zjawisko zwane "regionem zubożenia" (Depletion Region). W domieszkowanym krzemie, gdzie jedna część jest domieszkowana typu N, a druga część jest domieszkowana typu P, na przecięciu tych dwóch typów naturalnie tworzy się region zubożenia. Wynika to z obecności akceptorów i donorów. Krzem typu P posiada akceptory, znane również jako dziury, które przyciągają elektrony w ich kierunku. Krzem typu N ma donory, czyli elektrony, które są przyciągane przez dziury. Na granicy pomiędzy tymi dwoma typami, elektrony z typu N wypełniają dziury w typie P. Powoduje to, że atomy akceptora, czyli atomy typu P, stają się ujemnie naładowane, a ponieważ ładunki ujemne przyciągają ładunki dodatnie, akceptory, czyli dziury, będą płynąć w kierunku "złącza". Po stronie typu N znajduje się ładunek dodatni, co powoduje, że donory, czyli elektrony, płyną w kierunku "złącza". Kiedy tam dotrą, zostaną odepchnięte przez ujemny ładunek po drugiej stronie złącza, ponieważ podobne ładunki odpychają się. To samo stanie się po stronie typu P, donory, czyli dziury, będą odpychane przez dodatni obszar po stronie typu N. Żaden prąd nie może przepłynąć pomiędzy nimi, ponieważ żadne elektrony nie mogą przejść na drugą stronę.

MOSFETy wykorzystują to na swoją korzyść. Korpus" MOSFET-a jest zasilany ujemnie, co poszerza strefę zubożenia, ponieważ dziury są wypełniane nowymi elektronami, więc siła przeciwna do elektronów po stronie N staje się znacznie większa. Źródło" MOSFET-a jest zasilane ujemnie, co powoduje całkowite skurczenie się strefy zubożenia po stronie N, ponieważ jest wystarczająco dużo elektronów, aby wypełnić dodatnią strefę zubożenia. Dren" jest zasilany dodatnio. Kiedy "Bramka" zostanie zasilona dodatnią mocą, wytworzy małe pole elektromagnetyczne, które usunie strefę zubożenia bezpośrednio pod bramką, ponieważ pojawi się "spray" dziur, który utworzy coś, co nazywa się "N-Channel". Kanał N to tymczasowy region w obszarze krzemu typu P, w którym nie ma strefy zubożenia. Dodatnie pole elektryczne zneutralizuje wszystkie wolne elektrony, które tworzą strefę zubożenia. Elektrony w obszarze źródła będą miały wtedy wolną drogę do przejścia do "drenu", co spowoduje przepływ prądu od źródła do drenu.