MOS (metal-oxide-semiconductor) - jeden z typů tranzistoru s efektem pole , ve kterém je řídicí elektroda (brána) oddělena od kanálu vrstvou dielektrika, v nejjednodušším případě oxidu křemičitého . MOS tranzistory byly lepší než ostatní aktivní polovodičová zařízení pro vytváření logických LSIa VLSI a časný pokrok digitální technologie je způsoben mikroobvody na tranzistorech se strukturou MOS. Na rozdíl od bipolárního tranzistoru, jehož výstupní proud je řízen vstupním proudem, je MOSFET stejně jako ostatní FETy řízen napětím, podobně jako elektrovakuová trioda. V závislosti na typu nosičů náboje mohou být MOSFETy n-kanálové nebo p-kanálové, první využívá elektrony, druhý využívá díry.
Logický prvek MOS je řada tranzistorů zapojených buď do série (pro získání funkce "AND-NOT") nebo paralelně (pro získání funkce "OR-NOT"). Stejný tranzistor, pouze trvale zapnutý, slouží jako zatěžovací rezistor pro logický prvek. Zvýšení odporu otevřeného kanálu tohoto tranzistoru snižuje spotřebu energie, ale zároveň rychlost logického prvku. Tento parametr můžete ovládat změnou geometrických rozměrů, například šířky kanálu.
MOS tranzistory zabírají 6-9krát menší plochu na mikroobvodovém čipu než tranzistory používané v TTL kvůli zjednodušení topologie, takže nejjednodušší typ tranzistoru s indukovaným kanálem vyžaduje pouze jednu operaci dotování a jednu metalizaci. V anglické literatuře se tento typ nazývá „enriched channel“ . To umožnilo dosáhnout vysokého stupně integrace a vytvořit mikroprocesory (procesory sestavené do jednoho čipu ). Obvody založené na tranzistorech s indukovaným kanálem však vyžadují velmi vysoké napájecí napětí (27 voltů pro typické struktury p-MOS a 12 voltů pro typické struktury n-MOS) a mají nízkou rychlost, zpoždění přepínání pro obvody p-MOS. byly desítky, v nejlepším případě jednotky mikrosekund a pro nMOS stovky nanosekund. Zvýšit rychlost při současném poklesu napájecího napětí bylo možné pomocí tranzistorů s vestavěným kanálem pracujících v režimu vyčerpání. Takové tranzistory vyžadují ještě jednu dopingovou operaci, ale umožňují obvodům n-MOS pracovat z jediného 5voltového zdroje.
Další zvýšení výkonu bylo spojeno s odmítnutím kovových hradel a přechodem na hradla z polykrystalického křemíku. Pro další zvýšení rychlosti byla k izolaci brány od kanálu použita dielektrika s nižší dielektrickou konstantou než oxid křemíku, takže tranzistory s efektem pole moderních digitálních VLSI jsou již nezákonné volat MOSFETy. Pro radikální snížení spotřeby energie v jednom logickém prvku lze použít tranzistory obou typů vodivosti, jak s kanálem typu n, tak s kanálem typu p. Takové schéma se nazývá CMOS - "doplňkové". Na rozdíl od obvodů založených na jednom typu vodivosti obvody CMOS prakticky nespotřebovávají proud ve statickém režimu, protože v nich v řetězci sériově zapojených tranzistorů je vždy alespoň jeden uzavřen a pouze během přechodového procesu jsou všechny tranzistory krátce otevřeny . CMOS struktury však vyžadují větší počet výrobních operací, což zpočátku omezovalo dosažitelnou míru integrace (poměrně dlouhou dobu byly v tomto parametru lídry n-MOS struktury).
Existují další typy integrovaných tranzistorů s efektem pole. Zejména se Schottkyho bariérou - to je obvykle MeS (Metal-semiconductor). LISMOP (MOS s Avalanche Charge Injection) s "plovoucím" hradlem bez výstupu. V něm je závěrka izolovaným ostrůvkem, který se skládá z molybdenu nebo polysilikonu. Po vstříknutí náboje se informace uloží. Pro vymazání se používá ultrafialové záření. Flash-paměť je uspořádána podobně , ale tam jsou závěrky tenčí pro možnost "vtažení" náboje do substrátu. Pro blokové adresování a pro eliminaci možnosti zničení tranzistorů během mazání má tato paměť často vestavěné programovací / mazací / řídicí obvody. MNOS (metal-nitride-oxide-semiconductor) je tranzistor s dvojitým hradlem a dvojitým izolátorem nitridové a oxidové vrstvy. Během procesu nabíjení proud prochází oxidem, ale neprochází nitridem, což vám umožňuje ukládat informace. Druhá brána nahoře umožňuje elektricky vymazat informace v takovém tranzistoru. Používaly se před příchodem flash paměti. Jiné typy tranzistorů se neuvažují kvůli jejich nízkému rozšíření.
| Logické čipy | |
|---|---|