MOSFET

|- align = "center"
| N-channels: ||  || 
|- align = "center"
| P-channels: ||  || 
|- align = "center"
| || depletion IGFET || enhancement IGFET

MOSFET er et akronym for metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, som på dansk kaldes metal-oxid-halvleder-felteffekttransistor.

En MOSFET er en af flere transistortyper, som er elektriske komponenter lavet af halvlederfaststof og formet som en chip og pakket ind i et hus med typisk tre eller fire ben (også kaldet terminaler). Deres formål i næsten al elektronik er at forstærke elektriske signaler (analog styring) eller fungere som en elektrisk kontakt (digital styring).

De fleste MOSFET i dag (2005) har feltaktive kanaler, der faktisk består af lagene halvleder-oxid-halvleder-FET, som burde have det engelske akronym SOSFET. MOSFET er i dag den mest almindelige og udbredte transistortype.

MOSFET anvendes i dag (2005) stort set i alle digitale kredsløb; digitalure, frekvenstællere, computere, hukommelseskredse (RAM, ROM) og CPUer – i form af integrerede kredsløb. Grunden til MOSFETs store udbredelse i dag er, at digitale kredsløb baseret på MOSFETs kun bruger energi i selve skifteøjeblikket. Det betyder digitale kredsløb baseret på MOSFETs bruger energi proportionalt med taktgiverens frekvens. F.eks. kan et digitalur med LCD-udlæsning, virke i mindst et år på et lille batteri.

Faststofopbygning 

MOSFETten består af en kanal n-type eller p-type halvledermateriale og bliver henholdsvis kaldet en NMOSFET eller en PMOSFET. Almindeligvis anvendes halvlederen silicium, men nogle chip-fabrikanter, især IBM, er begyndt at anvende legeringen af silicium og germanium (SiGe) i MOSFET kanalerne. Der findes halvledere med bedre elektriske egenskaber end silicium, som f.eks. galliumarsenid, men disse kan ikke danne den gode gate-oxid (SiO2) og kan derfor ikke umiddelbart anvendes til MOSFET-fremstilling.

Gate-laget består af polysilicium (polykrystallinsk silicium); det forklares længere fremme hvorfor polysilicium anvendes) placeres over oxidet som igen er placeret på kanalen. Når en spændingsforskel lægges mellem gate-laget og source, vil der være et elektrisk felt og danne den såkaldte "inversionskanal" mellem source og drain. Inversionskanalen er af den samme type for både —p-type eller n-type— MOSFETene. Inversionskanalen udgør en leder hvor strøm kan passere. Ved at variere spændingsforskellen mellem gate og source, kan man ændre kanalens ledningsevne – og det er netop dét som gør det muligt at styre source-drain-strømmen.

MOSFET operation 

En MOSFETs anvendelse kan deles i 3 arbejdsområder (NMOSFET)
:
 1. Cut-off.  hvor  er MOSFETtens tærskelspænding (en. threshold voltage).
 Der er ingen elektrisk ledning mellem drain og source (undtagen en svag utilsigtet lækstrøm).
 2. Det lineare arbejdsområde eller triodearbejdsområdet (gammel betegnelse). Source-drain virker hovedsageligt som en ohmsk modstand: Når  og . Det egentlige tilnærmelsesvise lineare arbejdsområde er når  og , hvor "<<" står for meget mindre end. Det er lige omkring origo. Her er graferne tæt på at være linjer (lineære).
 MOSFETten tillader nogen ledning mellem drain og source. Strømmen fra drain til source er; modelligning: 
 3. Mætning (en. saturation): Når  og 
 MOSFETten virker hovedsageligt som en styret strømgenerator mellem drain og source. Skillekurven mellem mætning og det lineare arbejdsområde kaldes pinch-off. drain-source strømmen er hovedsageligt uafhængigt af drain-source spændingen og drain-source strømmen bliver hovedsageligt styret af gate-source spændingen – modelligning:

MOSFET eksempler 
Af eksempler på MOSFETs er der:

Primær analog anvendelse 
 40673, 3N204, BF960, BF981, MPF122 kendte men gamle dobbelt-gate MOSFET med kanalen liggende parallelt med chipoverfladen.
 BF996S, BF998, 3SK183, CF300 dobbelt-gate MOSFET.
 CFY30 enkelt-gate MOSFET.
 IC-kredse: TS271, TLC271 (enkelt operationsforstærker hvor forsyningshvilestrømmen kan vælges blandt 3 mulige).

Primær digital anvendelse 
 CMOS 4000-serien (Philips...) eller 14000-serien (Motorola), primært til digital brug, fra 1970. Bruges stadig – især hvor strømforbruget skal være lavt:
 4007, 4066, 4040...74C...
 HC-serien high-speed CMOS (egentlig CSOS!) fra 1982 – Bruges stadig – især hvor strømforbruget skal være lavt og hastigheden høj:
 74HC4066, 74HC4040, 74HC...
 Der er kommet mange CMOS familier mere til...74AC, AHC, LV, LVC, ALVC...det er dem der anvendes i PowerPC og Pentium processorchips. Der er også hybrider mellem CMOS og TTL: BCT, LVT, ABT...

Hybrid anvendelse (analog og digital) 
 IC-kredse: TLC3704CN (4 komparatorer med push-pull udgang), LP339N (CMOS udgave af LM339 komparatorkredsen med pull-down udgang), ICM7555=, TLC555, ZSCT1555, LMC555CD, MC1455 (CMOS udgaven af: 555=, SE555, NE555, LM555 taktgiverkredsen).

Se også 
 Effekt MOSFET
 TTL
 2N7000-familien

Kilder/referencer

Eksterne henvisninger 

 Insulated-gate field-effect transistors (MOSFET)
 The Depletion Mode MOSFET
 The Enhancement Mode MOSFET (Effekt MOSFETs er også enhancement mode MOSFETs.)
 4000 series CMOS Logic ICs
 CMOS Overview
 PIClist: logic Family Choices
 Introduktionsvideo omkring MOSFET (på engelsk)

Transistortyper