ماسفت: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
جز ویرایش بهوسیلهٔ ابرابزار: |
جز ویکیسازی رباتیک (درخواست کاربر:MA Javadi)(۷.۶) >دانشگاه صنعتی امیر کبیر، ترانزیستور اثر میدانی، مدارهای الکترونیکی، آزمایشگاههای بل، الکتریسیته ساکن، اختلاف پتانسیل، گیتهای منطقی، صاحب الزمانی، چگالی جریان، نیمه رسانا، مدار مجتمع، منبع ولتاژ، ثبت اختراع، هیئت مدیره، ولتاژ بالا، شیخ بهایی، نیمه هادی، اتاق تمیز، اف ام+املا+مرتب+تمیز (۱۰.۷) |
||
خط ۱:
[[
'''ماسفت''' یا '''ترانزیستور اثرِ میدانیِ نیمهرسانای اکسید-فلز''' {{به انگلیسی|metal–oxide semiconductor field effect transistor ٫ '''MOSFET'''}} معروفترین ترانزیستور اثر میدان در مدارهای آنالوگ و دیجیتال است. اصطلاح «اکسید-فلز» را نباید به اشتباه «اکسیدِ فلز» خواند. این گونه از [[ترانزیستور اثر میدان]] نخستین بار در سال ۱۹۲۵ میلادی معرفی شد. در آن هنگام، ساخت و بهکارگیری 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 پیشرفتهای الکترونیک بر کنار ماندند. در آغازِ دههٔ ۷۰، بارِ دیگر نگاهها به MOSFETها افتاد و برای ساختنِ [[مدارهای مجتمع]] به کار گرفته شدند.
در [[مدارهای
[[مدارهای مجتمع]] بر پایهٔ فناوری ترانزیستورهای اثرِ میدانِ MOS را میتوان بسیار ریزتر و سادهتر از مدارهای مجتمع بر پایهٔ ترانزیستورهای دوقطبی ساخت، بی آن که (حتی در مدارها و تابعهای پیچیده و مقیاسهای بزرگ) نیازی به [[مقاومت]]، [[دیود]] یا دیگر قطعههای الکترونیکی داشته باشند.<ref>{{پک|Floyd|۱۳۸۶|ک=مدارهای میکروالکترونیک|ص=۱۹۵}}</ref> همین ویژگی، تولیدِ انبوهِ آنها را آسان میکند، چندان که هماکنون بیش از ۸۵ درصدِ مدارهای مجتمع، بر پایهٔ فناوریِ MOS طراحی و ساخته میشوند.
خط ۹:
== ساختار و کارکرد ماسفت افزایشی ==
فت دارای سهپایه با نامهای درین D، سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل میکند. فتها 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 میکند. FETها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با [[الکتریسیته ساکن]] بدن نیز تحریک میگردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.
نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFETها هستند (ترانزیستور اثرمیدانی نیمهرسانای اکسید فلز) یکی از اساسیترین مزیتهای ماسفتها نویز کمتر آنها در مدار است.
فتها 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 میکنیم. یعنی پایهای که نسبت به دوپایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بینهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق میتوان پایهٔ درین را از سورس تشخیص داد.
== ماسفت کاهشی ==
ساختار 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 میکنند. 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.
== تاریخچه ==
اساس 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 اتصالی کرد، آنها دریافتند Lilienfeld در حال حاضر برگزاری یک ثبت اختراع که در راه است که میتواند شامل تمام انواع ترانزیستورهاشود. [[آزمایشگاههای بل]] قادر به کار کردن توافق با Lilienfeld، کسی که هنوز زنده بود بودند (که معلوم نیست آنها به او پول پرداخت کردند یا نه). که در آن زمان به نسخه آزمایشگاههای 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 آزمایشگاههای بل، فلز اکسید [[نیمه هادی]] ترانزیستور اثر میدانی (MOSFET) به عنوان شاخهای 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 لایهای از دیاکسید سیلیکون اکسیده حرارتی برای عایق استفاده میشود. 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 حاملهای 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 میدهد تا مدارات را در مراحل بسیار کمی ساخته شده باشد، این نوع سیستم SiO2 دارای جاذبههای فنی به عنوان هزینه پایین تولید (بر اساس هر مدار) و سهولت یکپارچهسازی 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 شدهاست با توجه به نوع ترانزیستور بهطور گستردهای مورد استفاده در مدارات مجتمع است.
== مدارهای CMOS ==
MOSFET در مکملهای دیجیتال، نیمه هادی اکسید فلزی (CMOS) منطق مورد استفاده قرار میگیرد، که به عنوان بلوکهای ساختمانی با استفاده از p-و ماسفت کانال N-است. بیش از حد یک نگرانی عمدهای را در مدارهای مجتمع است، از ترانزیستورهای بیشتری را در تراشههای کوچکتر بستهبندی شدهاست. CMOS منطق مصرف برق را کاهش میدهد، زیرا هیچ جریان (ایدهآل)، و در نتیجه هیچ قدرت مصرف میشود، به جز زمانی که ورودی به [[گیتهای منطقی]] در حال تغییر است. CMOS انجام این کاهش در حال حاضر با تکمیل هر nMOSFET با یک pMOSFET و اتصال هر دو گیت و هر دو درین با هم است. یک [[ولتاژ بالا]] بر روی دروازه باعث خواهد شد nMOSFET برای انجام و pMOSFET به انجام و ولتاژ پایین بر روی دروازه باعث معکوس. در طول زمان سوئیچینگ ولتاژ از یک کشور به کشور دیگر میرود، هر دو ماسفت بهطور خلاصه انجام خواهد شد. این ترتیب تا حد زیادی مصرف برق و تولید گرما را کاهش میدهد. برنامههای کاربردی CMOS دیجیتال و آنالوگ در زیر توضیح داده شدهاست.
=== دیجیتال ===
رشد
=== آنالوگ ===
مزایای MOSFET در مدارهای دیجیتال را نباید به عنوان برتری در تمام مدارهای آنالوگ تفسیر نمود. دو نوع مدار بر اساس ویژگیهای مختلف ترانزیستور رفتار میکنند است. مدارات دیجیتال سوئیچ، صرف بیشتر وقت خود را خارج از منطقه تعویض، در حالی که مدارهای آنالوگ بر رفتار MOSFET دقیقاً در منطقه سوئیچینگ از عملیات برگزار میشود بستگی دارد. اتصال ترانزیستور دو قطبی (BJT) بهطور سنتی ترانزیستور طراح آنالوگ از انتخاب، به دلیل آن transconductance بالا و پایین امپدانس خروجی (تخلیه ولتاژ استقلال) در منطقه تعویض.
با این وجود، ماسفتها بهطور گستردهای در بسیاری از انواع مدارات آنالوگ به دلیل مزایای خاصی استفاده میشود. عملکرد و ویژگیهای بسیاری از مدارهای آنالوگ را میتوان با تغییر اندازه (طول و عرض) از ماسفت استفاده میشود طراحی شدهاست. در مقایسه، در اکثر ترانزیستورهای دوقطبی اندازه دستگاه قابل توجهی بر عملکرد. ویژگیهای ایدهآل ماسفت در مورد gate فعلی (صفر) و تخلیه [[منبع ولتاژ]] افست (صفر) نیز آنها را عناصر نزدیک به ایدهآل سوئیچ، و همچنین ایجاد تغییر خازن مدارهای آنالوگ عملی. در ناحیه خطی خود، ماسفتها را میتوان به عنوان مقاومتهای دقیق، که میتواند مقاومت در برابر کنترل بسیار بیشتر از BJTها استفاده میشود. در مدارهای قدرت بالا، ماسفت گاهی اوقات استفاده از فراری حرارتی رنج میبرند نه به عنوان BJTها داشته باشد. همچنین آنها را میتوان به خازن و مدارهای چرخنده است که اجازه میدهد عملیات، آمپر ساخته شده از آنها به عنوان سلف ظاهر میشود شکل گرفتهاست، در نتیجه اجازه میدهد تمام آنالوگ دستگاههای طبیعی، به جز برای دیودها (که میتواند به صورت کوچکتر از یک MOSFET به هر حال)، به بهطور کامل از ماسفت ساخته شدهاست. این اجازه میدهد تا برای کامل مدارات آنالوگ را بر روی یک تراشه سیلیکونی در یک فضای بسیار کوچکتر ساخته شدهاست.
بعضی از ICها ترکیب مدارات MOSFET در یک مخلوط سیگنال [[مدار مجتمع]] آنالوگ و دیجیتال، ساخت فضای مورد نیاز [[هیئت مدیره]] و حتی کوچکتر است. این یک نیاز برای منزوی ساختن مدارهای آنالوگ مدارهای دیجیتال در سطح تراشه، منجر به استفاده از حلقه انزوا و [[سیلیکون بر روی عایق]] (SOI). مزیت اصلی BJTها در مقابل ماسفت در فرایند طراحی آنالوگ، توانایی BJTها که مسئولیت رسیدگی به یک جریان بزرگتر در یک فضای کوچکتر است.
== جستارهای وابسته ==
خط ۴۸:
* {{یادکرد کتاب | نام خانوادگی = Sedra | نام خانوادگی۲ = Smith | عنوان = مدارهای میکروالکترونیک| ترجمه = خلیل باغانی، حمیدرضا رضایی نیا|سال =۱۳۸۸ | ناشر = انتشارات خراسان | شابک = 964-6342-23-x}}
* {{یادکرد کتاب | نام خانوادگی = میرعشقی | نام =علی | عنوان = مبانی الکترونیک | جلد = اول | سال = ۱۳۸۷ | ناشر = نشر شیخ بهایی | شابک =964978-964-90539-3-6}}
* الکترونیکِ دیجیتال، مهدی صدیقی، علی ولیزاده، فرهاد مهدیپور- تهران، [[دانشگاه صنعتی امیر
* طراحی VLSI دیجتال، مرتضی [[صاحب
{{انبار-رده|MOS}}▼
{{قطعات الکترونیکی}}
{{دادههای کتابخانهای}}
[[رده:ادوات نیمه هادی]]
[[رده:انواع ترانزیستور]]
[[رده:
|