پاورپوینت کامل و جامع با عنوان ترانزیستورهای ماسفت (MOSFET) و تکنولوژی CMOS در 101 اسلاید - دانلود فایل

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان ترانزیستورهای ماسفت (MOSFET) و تکنولوژی CMOS در 101 اسلاید

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان ترانزیستورهای ماسفت (MOSFET) و تکنولوژی CMOS در 101 اسلاید

ماسفت یا ترانزیستور اثر میدانی نیمه رسانا-اکسید-فلز (به انگلیسی: metal–oxide–semiconductor field-effect transistor ٫ MOSFET) معروف ترین ترانزیستور اثر میدان در مدارهای آنالوگ و دیجیتال است. این گونه از ترانزیستور اثر میدان نخستین بار در سال ۱۹۲۵ میلادی معرفی شد. در آن هنگام، ساخت و به کارگیری این ترانزیستورها، به سبب نبود علم و ابزار و امکان، با دشواری همراه بود و از همین روی، برای پنج دهه فراموش شدند و از میدانِ پیشرفت های الکترونیک بر کنار ماندند. در آغازِ دههٔ ۷۰، بارِ دیگر نگاه ها به MOSFETها افتاد و برای ساختنِ مدارهای مجتمع به کار گرفته شدند.
در ترانزیستور اثرِ میدان (FET) چنان که از نام اش پیداست، پایهٔ کنترلی، جریانی مصرف نمی کند و تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه رسانا، جریان عبوری از FET کنترل می شود. از همین روی ورودی این مدار هیچ اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد. عمده تفاوت ماسفت با ترانزیستور JFET در این است که گیت ترانزیستورهای ماسفت توسط لایه ای از اکسید سیلیسیم (SiO₂) از کانال مجزا شده است. به این دلیل به ماسفتها فِت با گیت مجزا (به انگلیسی: IGFET, Insulated Gate FET) نیز گفته می شود.
مدارهای مجتمع بر پایهٔ فناوری ترانزیستورهای اثرِ میدانِ MOS را می توان بسیار ریزتر و ساده تر از مدارهای مجتمع بر پایهٔ ترانزیستورهای دوقطبی ساخت، بی آن که (حتی در مدارها و تابع های پیچیده و مقیاس های بزرگ) نیازی به مقاومت، دیود یا دیگر قطعه های الکترونیکی داشته باشند. همین ویژگی، تولیدِ انبوهِ آن ها را آسان می کند، چندان که هم اکنون بیش تر از ۸۵ درصدِ مدارهای مجتمع، بر پایهٔ فناوریِ MOS طراحی و ساخته می شوند.
ترانزیستورهای MOS، بسته به کانالی که در آن ها شکل می گیرد، NMOS یا PMOS نامیده می شوند. در آغازِ کار، PMOS ترانزیستورِ پرکاربردتر در فناوری MOS بود. اما از آن جا که ساختنِ NMOS آسان تر است و مساحتِ کم تری هم می گیرد، از PMOS پیشی گرفت. بر خلافِ ترانزیستورهای دوقطبی، در ترانزیستورهای MOSFET، جریان، نتیجهٔ شارشِ تنها یک حامل (الکترون یا حفره) در میانِ پیوندها است و از این رو، این ترانزیستورها را تک قطبی هم می نامند.

ساختار و کارکرد ماسفت افزایشیفت دارای سه پایه با نام های درین D، سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می کند. فت ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می کند. FETها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند. نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFETها هستند (ترانزیستور اثرمیدانی نیمه رسانای اکسید فلز) یکی از اساسی ترین مزیت های ماسفت ها نویز کمتر آن ها در مدار است.
فت ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر، نخست پایه گیت را پیدا می کنیم. یعنی پایه ای که نسبت به دوپایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می توان پایهٔ درین را از سورس تشخیص داد.
ماسفت کاهشیساختار این گونهٔ ترانزیستورِ MOS، همانند ساختار ترانزیستورهای افزایشی است، تنها با این تفاوت که هنگامِ ساخت آن، کانال را، به وسیلهٔ یک نوار از جنس سیلیسیم، میانِ سورس و درین تعبیه می کنند. از این رو، اگر اختلاف پتانسیل میان آن دو اعمال شود، جریانی از سورس به درین خواهیم داشت؛ هرچند که ولتاژ اعمال شده به گیت صفر باشد.
تاریخچهاصل اساسی این نوع ترانزیستور برای اولین بار توسط جولیوس ادگار Lilienfeld در سال ۱۹۲۵به ثبت رسید. بیست و پنج سال بعد، هنگامی که اقدام به ثبت اختراع ترانزیستور اتصال کرد، آنها دریافتند Lilienfeld در حال حاضر برگزاری یک ثبت اختراع که در راه است که می تواند شامل تمام انواع ترانزیستورهاشود. آزمایشگاه های بل قادر به کار کردن توافق با Lilienfeld، کسی که هنوز زنده بود بودند (که معلوم نیست آنها به او پول پرداخت کردند و یا نه). که در آن زمان به نسخه آزمایشگاه های بل ترانزیستور اتصال دو قطبی، و یااتصال به سادگی ترانزیستور (simply junction transistor) نام داده شد، و طراحی Lilienfeld نام ترانزیستور اثر میدانی بر گرفت.
در سال ۱۹۵۹، Dawon Kahng و مارتین M.Atalla در آزمایشگاه های بل، فلز اکسید نیمه هادی ترانزیستور اثر میدانی (MOSFET) به عنوان شاخه ای به طراحی FET اختراع شد.
عملکرد و ساختارهای مختلف از اتصال دو قطبی ترانزیستور، MOSFET با قرار دادن یک لایه عایق در سطح نیمه هادی و سپس با قرار دادن یک الکترود گیت فلزی که در آن ساخته شده بود. این سیلیکون کریستالی نیمه هادی است و از لایه ای از دی اکسید سیلیکون اکسیده حرارتی برای عایق استفاده می شود. MOSFET سیلیکون تله الکترونی موضعی در رابط بین لایه سیلیکون و اکسید آن، بومی تولید نیست، و در نتیجه ذاتاً عاری از تجملات و تزئینات و پراکندگی از حامل های که مانع عملکرد ترانزیستورهای اثر میدانی زودتر بود. پس از توسعه اتاق تمیز به منظور کاهش آلودگی به سطوح پیش از این فکر لازم است، و و فرایند دو وجهی اجازه می دهد تا مدارات را در مراحل بسیار کمی ساخته شده باشد، این نوع سیستم SiO2 دارای جاذبه های فنی به عنوان هزینه پایین تولید (بر اساس هر مدار) و سهولت یکپارچه سازی است. علاوه بر این، با استفاده از روش اتصال دو MOSFETهای مکمل (P-کانال و N-کانال) را به یکی از سوئیچ بالا / پایین، شناخته شده به عنوان CMOS، این بدان معنی است که مدارهای دیجیتالی پاشیدن قدرت بسیار کمی به جز زمانی که در واقع روشن است. عمدتاً به دلیل این سه عامل، MOSFET تبدیل شده است با توجه به نوع ترانزیستور به طور گسترده ای مورد استفاده در مدارات مجتمع است.

فهرست مطالب:
مقدمه
ساختار ترانزیستور ماسفت
نحوه عملکرد
ایجاد کانالی برای عبور جریان
ترانزیستور NMOS
اعمال ولتاژی کوچک به درین و سورس
رابطه جریان و ولتاژ
افزایش ولتاژ VDS
اشباع ترانزیستور
رابطه جریان و ولتاژ ترانزیستور
جریان در ناحیه تریود
جریان در ناحیه اشباع
تکنولوژی زیر میکرونی
ترانزیستور PMOS
ترانزیستور CMOS
شمای ترانزیستورها
عملکرد در ناحیه زیر آستانه
مشخصه ID-VDS
مقاومت کانال
اثر محدود بودن مقاومت خروجی
اثر تغییر طول کانال در مقدار جریان
مقاومت خروجی
مدل ترانزیستور با در نظر گرفتن مقاومت خروجی
اثر بدنه
اثر حرارت
شکست و محافظت از ورودی
مدارات ماسفت در حالت DC
و...

ماسفت

MOSFET

CMOS

ترانزیستور

تقویت کننده

مقاله