MOSFET
MOSFET è l'acronimo di metal-oxide-semiconductor field-effect transistor. I transistor sono piccoli dispositivi elettrici che vengono utilizzati, tra l'altro, nelle sveglie, nelle calcolatrici e, forse il più famoso, nei computer; sono alcuni dei più basilari elementi costitutivi dell'elettronica moderna. Alcuni MOSFET amplificano o elaborano segnali analogici. La maggior parte è utilizzata nell'elettronica digitale.
I MOSFET agiscono come valvole per l'elettricità. Hanno una connessione d'ingresso (il "cancello") che serve a controllare il flusso di elettricità tra due altre connessioni (la "sorgente" e lo "scarico"). Detto in un altro modo, il cancello agisce come un interruttore che controlla le due uscite. Pensate ad un interruttore di luce dimmerabile: la manopola stessa seleziona "ON", "OFF", o da qualche parte in mezzo, controllando la luminosità della luce. Pensate ad un MOSFET al posto dell'interruttore della luce: l'interruttore stesso è il "cancello", la "fonte" è la corrente che entra in casa, e lo "scarico" è la lampadina.
Il nome MOSFET descrive la struttura e la funzione del transistor. MOSFET si riferisce al fatto che un MOSFET è costruito stratificando metallo (il "cancello") su ossido (un isolante che impedisce il flusso di elettricità) su semiconduttore (la "sorgente" e lo "scarico"). Il FET descrive l'azione del gate sul semiconduttore. Al gate viene inviato un segnale elettrico che crea un campo elettrico che altera il collegamento fra la "sorgente" e lo "scarico".
Quasi tutti i MOSFET sono utilizzati nei circuiti integrati. Dal 2008 è possibile montare 2.000.000.000.000 di transistor su un unico circuito integrato. Nel 1970, questo numero era di circa 2.000.
MOSFET confezionati singolarmente
Teoria
Ci sono molti modi diversi per realizzare i MOSFET sul semiconduttore. Il metodo più semplice è mostrato nel diagramma a destra di questo testo. La parte blu rappresenta il silicio di tipo P, mentre la parte rossa rappresenta il silicio di tipo N. L'intersezione dei due tipi crea un diodo. Nel semiconduttore di silicio, c'è una stranezza chiamata "regione di esaurimento". Nel silicio drogato, con una parte drogata di tipo N e una parte drogata di tipo P, si formerà naturalmente una regione di esaurimento sull'intersezione tra i due. Questo a causa dei loro accettanti e donatori. Il silicio di tipo P ha accettatori, noti anche come fori, che attraggono elettroni verso di loro. Il silicio di tipo N ha dei donatori, o elettroni, che sono attratti dai fori. Al confine tra i due, gli elettroni del tipo N riempiono i buchi del tipo P. Ciò fa sì che l'accettore, o atomo di tipo P, si carichi negativamente, e poiché le cariche negative attraggono le cariche positive, gli accettori, o i fori, fluiranno verso la "giunzione". Sul lato del tipo N, c'è una carica positiva, che fa sì che i donatori, o elettroni, fluiscano verso la "giunzione". Quando ci arrivano, saranno respinti dalla carica negativa dall'altro lato della giunzione, poiché le stesse cariche si respingono. Lo stesso accadrà sul lato del tipo P, i donatori, o i fori saranno respinti dall'area positiva sul lato del tipo N. Non può fluire elettricità tra i due, poiché nessun elettrone può muoversi verso l'altro lato.
I MOSFET lo utilizzano a loro vantaggio. Il "Corpo" del MOSFET è alimentato negativamente, il che allarga la regione di esaurimento, poiché i fori sono riempiti con i nuovi elettroni, così la forza opposta agli elettroni sul lato N diventa molto più grande. La "Sorgente" del MOSFET è alimentata negativamente, il che restringe completamente la zona di esaurimento nel tipo N, poiché ci sono abbastanza elettroni per soddisfare la zona di esaurimento positivo. Il "Drenaggio" ha una potenza positiva. Quando il "Gate" viene alimentato con potenza positiva, creerà un piccolo campo elettromagnetico, che rimuoverà la zona di esaurimento direttamente sotto il gate, poiché ci sarà uno "spruzzo" di fori, che creerà qualcosa chiamato "N-Channel". Il canale N è una regione temporanea dell'area del silicio di tipo P dove non c'è una zona di esaurimento. Il campo elettrico positivo neutralizzerà tutti gli elettroni di riserva che compongono la zona di esaurimento. Gli elettroni nell'area della sorgente avranno quindi un modo chiaro di spostarsi verso lo "scarico", che farebbe fluire l'elettricità dalla sorgente al drenaggio.
Schema di un semplice MOSFET
Domande e risposte
D: Che cos'è un MOSFET?
R: Un MOSFET è un transistor ad effetto di campo a semiconduttore a ossido metallico, un componente elettronico che agisce come un interruttore controllato elettricamente.
D: A cosa servono i transistor?
R: I transistor sono piccoli dispositivi elettrici utilizzati nelle radio, nelle calcolatrici e nei computer; sono alcuni degli elementi di base dei moderni sistemi elettronici.
D: Come funziona un MOSFET?
R: Un MOSFET agisce come una valvola per l'elettricità. Ha una connessione di ingresso (il "gate") che viene utilizzata per controllare il flusso di elettricità tra due altre connessioni (la "sorgente" e il "drain"). Il gate agisce come un interruttore che controlla le due uscite.
D: A cosa si riferisce il nome 'MOSFET'?
R: Il nome MOSFET descrive la struttura e la funzione del transistor. 'MOS' si riferisce al fatto che è costruito stratificando metallo (il 'gate') su ossido (un isolante che impedisce il flusso di elettricità) su semiconduttore (la 'sorgente' e il 'drenaggio'). 'FET' descrive l'azione del gate sul semiconduttore.
D: Dove vengono utilizzati quasi tutti i MOSFET?
R: Quasi tutti i MOSFET sono utilizzati nei circuiti integrati.
D: Quanti transistor possono essere inseriti in un circuito integrato oggi rispetto al 1970?
R: Nel 2008, è possibile inserire 2.000.000.000 di transistor in un singolo circuito integrato, mentre nel 1970 se ne potevano inserire circa 2.000.
