MOS (metal-oxid-semiconductor) - unul dintre tipurile de tranzistor cu efect de câmp , în care electrodul de control (poarta) este separat de canal printr-un strat de dielectric, în cel mai simplu caz, dioxid de siliciu . Tranzistoarele MOS au fost mai bune decât alte dispozitive semiconductoare active pentru a crea LSI -uri și VLSI-uri logice, iar progresele timpurii în tehnologia digitală au fost conduse de microcircuite cu tranzistori MOS. Spre deosebire de tranzistorul bipolar, al cărui curent de ieșire este controlat de curentul de intrare, MOSFET-ul, ca și alte FET-uri, este controlat de tensiune, similar unei triode electrovacuum. În funcție de tipul de purtători de sarcină, MOSFET-urile pot fi cu canal n sau canal p, primul folosește electroni, al doilea folosește găuri.
Un element logic MOS este o serie de tranzistoare conectate fie în serie (pentru a obține funcția „ȘI-NU”), fie în paralel (pentru a obține funcția „SAU-NU”). Același tranzistor, doar pornit constant, servește ca rezistor de sarcină pentru elementul logic. O creștere a rezistenței canalului deschis a acestui tranzistor reduce consumul de energie, dar în același timp viteza elementului logic. Puteți controla acest parametru modificând dimensiunile geometrice, de exemplu, lățimea canalului.
Tranzistoarele MOS ocupă de 6-9 ori mai puțină zonă pe un cip de microcircuit decât tranzistoarele utilizate în TTL datorită simplificării topologiei, astfel încât cel mai simplu tip de tranzistor, cu canal indus, necesită o singură operație de dopaj și o singură metalizare. În literatura engleză, acest tip este numit „canal îmbogățit” . Acest lucru a făcut posibilă atingerea unui grad ridicat de integrare și crearea de microprocesoare (procesoare asamblate într-un singur cip ). Cu toate acestea, circuitele bazate pe tranzistoare cu un canal indus necesită o tensiune de alimentare foarte mare (27 volți pentru structurile tipice p-MOS și 12 volți pentru structurile tipice n-MOS) și au viteză mică, întârzierea de comutare pentru circuitele p-MOS. a fost de zeci, în cel mai bun caz, unități de microsecunde, iar pentru nMOS, sute de nanosecunde. A fost posibilă creșterea vitezei cu o scădere simultană a tensiunii de alimentare folosind tranzistori cu un canal încorporat care funcționează în modul de epuizare. Astfel de tranzistori necesită încă o operațiune de dopaj, dar permit circuitelor n-MOS să funcționeze dintr-o singură sursă de 5 volți.
O creștere suplimentară a performanței a fost asociată cu respingerea porților metalice și trecerea la porțile din siliciu policristalin. Pentru a crește și mai mult viteza, dielectricii cu o constantă dielectrică mai mică decât oxidul de siliciu au fost folosiți pentru a izola poarta de canal, astfel încât tranzistoarele cu efect de câmp ale VLSI digitale moderne sunt deja ilegale să apeleze MOSFET-uri. Pentru a reduce radical consumul de energie într-un element logic, pot fi utilizați tranzistori de ambele tipuri de conductivitate, atât cu canal de tip n, cât și cu canal de tip p. O astfel de schemă se numește CMOS - „complementar”. Spre deosebire de circuitele bazate pe un tip de conductivitate, circuitele CMOS practic nu consumă curent într-un mod static, deoarece în ele într-un lanț de tranzistori conectați în serie, cel puțin unul este întotdeauna închis și numai în timpul procesului tranzitoriu toți tranzistoarele sunt deschise pentru scurt timp. . Cu toate acestea, structurile CMOS necesită un număr mai mare de operațiuni de fabricație, ceea ce a limitat inițial gradul de integrare realizabil (pentru o perioadă destul de lungă, structurile n-MOS au fost lideri în acest parametru).
Există și alte tipuri de tranzistoare cu efect de câmp integrate. În special, cu o barieră Schottky - aceasta este de obicei MeS (Metal-semiconductor). LISMOP (MOS cu Avalanche Charge Injection) cu o poartă „plutitoare” fără ieșire. În el, obturatorul este o insulă izolată, care constă din molibden sau polisiliciu. Când o încărcare este injectată, informațiile sunt stocate. Pentru ștergere se folosește iradierea ultravioletă. Memoria flash este aranjată în mod similar , dar acolo obloanele sunt mai subțiri pentru posibilitatea de a „trage” încărcătura în substrat. Pentru adresarea blocurilor și pentru a elimina posibilitatea distrugerii tranzistorilor în timpul ștergerii, această memorie are adesea încorporate circuite de programare / ștergere / control. MNOS (metal-nitrură-oxid-semiconductor) este un tranzistor cu o poartă dublă și un izolator dublu al straturilor de nitrură și oxid. În timpul procesului de încărcare, curentul trece prin oxid, dar nu trece prin nitrură, ceea ce vă permite să salvați informații. A doua poartă de deasupra vă permite să ștergeți electric informațiile dintr-un astfel de tranzistor. Au fost folosite înainte de apariția memoriei flash. Alte tipuri de tranzistoare nu sunt luate în considerare din cauza prevalenței lor scăzute.
| Chip-uri logice | |
|---|---|