|
'''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 الکترونیکی]]، ترانزیستور اثر میدان (FET) را با سه پایه به نام‌های گِیت (Gate)، دِرِین (Drain)، و سورس (Source) در نظر می‌گیرند. در این ترانزیستور، گیت (پایهٔ کنترلی)، جریانی نمی‌کشد، و چنان‌که از نام ترانزیستور پیداست، تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان الکتریکی درون [[نیمه رسانا]]، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. از همین روی، وقتی گیت به عنوان ورودی این ترانزیستور در نظر گرفته می‌شود، هیچ اثر بارگذاری بر روی طبقات قبلی خود در مدار نمی‌گذارد و ترانزیستور در این حالت [[امپدانس الکتریکی|امپدانس]] ورودی بسیار بالایی دارد. عمده تفاوت ماسفت با ترانزیستور JFET در این است که گیت ترانزیستورهای ماسفت توسط لایه‌ای از [[سیلیسیم دی‌اکسید|اکسید سیلیسیم]] (SiO<sub>2</sub>) از کانال مجزا شده‌است. به این دلیل به ماسفتها، فِت با گیت مجزا {{به انگلیسی|IGFET, Insulated Gate FET}} نیز گفته می‌شود.<ref>{{پک|Sedra |۱۳۸۸|ک=کتاب لکترونیک مدار-طراحی-کاربرد|ص=۳۰۶}}</ref>
[[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.
== ساختار و کارکرد ماسفت افزایشی ==
فت دارای سه‌پایهسه پایه 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 ==
== مدارهای CMOS ==
MOSFETماسفت در مکمل‌های دیجیتال،ساخت نیمه هادی اکسید فلزی مکمِّل (CMOS) منطق مورد استفاده قرار می‌گیرد،می‌شود، که به عنوان بلوک‌های ساختمانی با استفاده از p-و ماسفت کانال N-است. بیشمسئله از حد یک نگرانی عمده‌ای راعمده در مدارهای مجتمعمجتمع، است، ازگنجاندن ترانزیستورهای بیشتری رابیشتر در تراشه‌های کوچکتر بسته‌بندی شده‌استاست. CMOS منطق مصرف برق را کاهش می‌دهد، زیرا هیچ جریانجریانی (ایده‌آل)، و در نتیجه هیچ قدرتقدرتی مصرف می‌شود، به جز زمانی که ورودی به [[گیت‌های منطقی]] در حال تغییر است. CMOS انجام این کاهش در حال حاضرمصرف با تکمیلقرار هردادن nMOSFET بادر یککنار pMOSFET و اتصال هر دو گیت و هر دو درین بابه هم استبه دست می‌آید. 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 کشورحالت به کشورحالت دیگر می‌رود،می‌رود. هر دو ماسفت به‌طور خلاصه انجام خواهد شد.به این ترتیب تا حد زیادی مصرف برق و تولید گرما را کاهش می‌دهد. برنامه‌های کاربردیکاربردهای CMOS دیجیتال و آنالوگ در زیر توضیح داده شده‌است.
=== دیجیتال ===
رشد فناوری‌های دیجیتال انگیزه پیشبرد تکنولوژی MOSFETماسفت را بیش از هر نوع دیگری از ترانزیستور پایه سیلیکون فراهم کرده‌است. یک مزیت بزرگ ماسفت برای سوئیچینگ دیجیتال این است که لایهٔ اکسید بین گیت و کانال مانع از شارش جریان DC از طریق گیت می‌شود و همچنین اتلاف توان را می‌کاهد و امپدانس ورودی بسیار بالا را ایجاد می‌کند. اکسید عایق بین گیت و کانال، ماسفتی را که در یک مرحله منطقی است به‌طور مؤثر از مراحل قبل و بعد خود جدا می‌کند، این قابلیت اجازه می‌دهد تا خروجی یک ماسفت بتواند ورودی تعداد قابل توجهی از ماسفتها باشد. واضح است که این ویژگی چقدر کار طراحان را آسان می‌سازد تا از بعضی محدودیت‌ها صرف نظر نمایند. این حد با فرکانس عامل تعریف می‌شود: هر چه فرکانس افزایش یابد، امپدانس ورودی ماسفتها کاهش می‌یابد.
=== آنالوگ ===
مزایای MOSFETماسفت 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 MOSFETماسفت 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 MOSFETماسفت 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. فرایندهای ساخت وجود دارد که ترکیب BJT و MOSFET را به یک دستگاه واحد. دستگاه‌ها ترانزیستور مختلط به نام بی FETها بیین (دوقطبی-FETها بیین) اگر تنها یکی از آن‌ها حاوی BJT-FET و می‌کنند Bicmos (دوقطبی-CMOS) اگر آن‌ها حاوی مکمل BJT-FETها بیین. دستگاه‌های چنین مزایای استفاده از هر دو گیتس عایق و بالاتر [[چگالی جریان]] است
== جستارهای وابسته ==
| 