Полупроводнички транзистор од металног оксида или МОС транзистор је основни грађевински блок у логичким чиповима, процесорима и модерним дигиталним меморијама. То је уређај са већинским носиоцем, где је струја унутар проводног канала између извора и одвода модулисана напоном примењеном на капији. Овај МОС транзистор игра кључну улогу у различитим аналогним и мешовитим сигналним ИЦ-има. Овај транзистор је прилично прилагодљив, тако да функционише као појачало, прекидач или а отпорник . не транзистори класификовани су у два типа ПМОС и НМОС. Дакле, овај чланак говори о прегледу НМОС транзистор – производња, коло и рад.
Шта је НМОС транзистор?
НМОС (н-канални метал-оксидни полупроводник) транзистор је један тип транзистора где се додаци н-типа користе у региону капије. Позитиван (+ве) напон на терминалу капије укључује уређај. Овај транзистор се углавном користи у ЦМОС (комплементарни метал-оксид полупроводник) дизајн и такође у логичким и меморијским чиповима. У поређењу са ПМОС транзистором, овај транзистор је веома бржи, тако да се више транзистора може поставити на један чип. Симбол НМОС транзистора је приказан испод.
Како ради НМОС транзистор?
Рад НМОС транзистора је; када НМОС транзистор прими напон који није занемарљив онда формира затворено коло што значи да веза од терминала извора до одвода ради као жица. Дакле, струја тече од терминала капије до извора. Слично томе, када овај транзистор прими напон од приближно 0В онда формира отворени круг што значи да ће веза од терминала извора до одвода бити прекинута, тако да струја тече од терминала гејта до одвода.
Попречни пресек НМОС транзистора
Генерално, НМОС транзистор је једноставно направљен са телом п-типа од два полупроводничка региона н-типа који су у близини капије познате као извор и одвод. Овај транзистор има контролну капију која контролише проток електрона између терминала извора и одвода.
У овом транзистору, пошто је тело транзистора уземљено, ПН спојеви извора и одвода према телу су обрнуто пристрасни. Ако се напон на терминалу капије повећа, електрично поље ће почети да се повећава и привлачи слободне електроне на базу интерфејса Си-СиО2.
Када је напон довољно висок, електрони завршавају испуњавајући све рупе и танак регион испод капије познат као канал ће се преокренути да би деловао као полупроводник н-типа. Ово ће створити проводну траку од терминала извора до одвода омогућавајући проток струје, тако да ће транзистор бити укључен. Ако је терминал гејта уземљен, струја не тече у споју са обрнутом пристрасношћу, тако да ће се транзистор ИСКЉУЧИТИ.
НМОС транзисторско коло
Дизајн НОТ капије помоћу ПМОС и НМОС транзистора је приказан испод. Да бисмо дизајнирали НОТ капију, морамо комбиновати пМОС и нМОС транзисторе тако што ћемо повезати пМОС транзистор са извором и нМОС транзистор са земљом. Дакле, коло ће бити наш први пример ЦМОС транзистора.
НОТ капија је једна врста логичке капије која генерише обрнути улаз као излаз. Ова капија се назива и инвертер. Ако је улаз „0“, обрнути излаз ће бити „1“.
Када је улаз нула, онда иде до пМОС транзистора на врху и доле до нМОС транзистора на дну. Једном када улазна вредност „0“ достигне пМОС транзистор, онда се она инвертује у „1“. тиме се прекида веза ка извору. Дакле, ово ће генерисати логичку вредност '1' ако је веза према одводу (ГНД) такође затворена. Знамо да нМОС транзистор неће инвертовати улазну вредност, тако да узима нулту вредност каква јесте и направиће отворено коло до одвода. Дакле, за капију се генерише логичка једна вредност.
Слично, ако је улазна вредност '1', ова вредност се шаље на оба транзистора у горњем колу. Једном када вредност '1' прими пМОС транзистор, тада ће бити инвертована у 'о'. као резултат, веза према извору је отворена. Једном када нМОС транзистор прими вредност '1, онда се неће инвертовати. тако, улазна вредност остаје као једна. Једном када нМОС транзистор прими једну вредност, онда се веза према ГНД-у затвара. Тако ће генерисати логичку '0' као излаз.
Процес израде
Постоји много корака укључених у процес производње НМОС транзистора. Исти процес се може користити за ПМОС и ЦМОС транзисторе. Најчешће коришћени материјал у овој производњи је полисилицијум или метал. Кораци процеса производње НМОС транзистора корак по корак су размотрени у наставку.
Корак 1:
Танак слој силицијумске плочице се мења у материјал П-типа једноставним допирањем са материјалом бора.
Корак 2:
Дебели слој Сио2 се узгаја на комплетној подлози п-типа
Корак 3:
Сада је површина премазана кроз фоторезист на дебелом слоју Сио2.
Корак 4:
Након тога, овај слој се излаже УВ светлу са маском која описује оне регионе у које треба да се деси дифузија заједно са транзисторским каналима.
Корак 5:
Ови региони су међусобно урезани са основним Сио2 тако да је површина плочице изложена унутар прозора дефинисаног кроз маску.
Корак 6:
Преостали фоторезист се одваја и танак слој Сио2 расте 0,1 микрометара обично преко целе површине чипа. Затим, полисилицијум се налази на овоме да формира структуру капије. Фоторезист је постављен на комплетан слој полисилицијума и излаже ултраљубичастом светлу по целој маски2.
Корак 7:
Загревањем плочице до максималне температуре, постижу се дифузије и пропуштање гаса са жељеним нечистоћама н-типа као што је фосфор.
Корак 8:
Дебљина силицијум диоксида од једног микрометра се узгаја свуда и на њега се поставља фотоотпорни материјал. Изложите ултраљубичастом светлу (УВ) кроз маску3 на жељеним деловима капије, региони извора и одвода су урезани да би се направили контактни резови.
Корак 9:
Сада је метал попут алуминијума постављен на његову површину ширине један микрометар. Још једном се фотоотпорни материјал узгаја по целом металу и излаже УВ светлу кроз маску4 која је урезана форма обавезног дизајна интерконекције. Коначна НМОС структура је приказана испод.
ПМОС вс НМОС транзистор
Разлика између ПМОС и НМОС транзистора је разматрана у наставку.
| ПМОС Трансистор | НМОС транзистор |
| ПМОС транзистор је скраћеница за П-канални транзистор метал-оксид-полупроводник. | НМОС транзистор је скраћеница за Н-канални транзистор метал-оксид-полупроводник. |
| Извор и одвод у ПМОС транзисторима су једноставно направљени од н-типа полупроводника | Извор и одвод у НМОС транзистору су једноставно направљени од полупроводника п-типа. |
| Супстрат овог транзистора је направљен од полупроводника н-типа | Супстрат овог транзистора је направљен од полупроводника п-типа |
| Већина носилаца набоја у ПМОС-у су рупе. | Већина носилаца наелектрисања у НМОС-у су електрони. |
| У поређењу са НМОС, ПМОС уређаји нису мањи. | НМОС уређаји су прилично мањи у поређењу са ПМОС уређајима. |
| ПМОС уређаји се не могу брже пребацивати у поређењу са НМОС уређајима. | У поређењу са ПМОС уређајима, НМОС уређаји се могу брже пребацивати. |
| ПМОС транзистор ће водити када се низак напон обезбеди на капији. | НМОС транзистор ће водити када се на капији доведе високи напон. |
| Ови су отпорнији на буку. | У поређењу са ПМОС-ом, ови нису имуни на буку. |
| Гранични напон (Втх) овог транзистора је негативна величина. | Гранични напон (Втх) овог транзистора је позитивна величина. |
Карактеристике
Тхе И-В карактеристике НМОС транзистора приказани су у наставку. Напон између гејта и терминала извора „В ГС “ и такође између извора и одвода „В ДС ’. Дакле, криве између И ДС и В ДС се постижу једноставним уземљењем терминала извора, постављањем почетне ВГС вредности и померањем В ДС од „0“ до највеће вредности једносмерног напона коју даје В ДД приликом искорачења В ГС вредност од '0' до В ДД . Дакле, за изузетно низак В ГС , И ДС су изузетно мали и имаће линеарни тренд. Када је В ГС вредност постаје висока, онда ја ДС побољшава и имаће доњу зависност од В ГС & ИН ДС ;
Ако је В ГС је мањи или једнак В ТХ , тада је транзистор у ОФФ стању и ради као отворено коло.
Ако је В ГС је већи од В ТХ , тада постоје два режима рада.
Ако је В ДС је мањи од В ГС - ИН ТХ , тада транзистор ради у линеарном режиму и ради као отпор (Р НА ).
ИДС = у ефф Ц вол В/Л [(В ГС - ИН ТХ )ИН ДС – ½ В ДС ^2]
Где,
'µефф' је ефективна мобилност носача набоја.
„ЦОКС“ је капацитет оксида капије за сваку јединичну површину.
В и Л су ширина и дужина канала. Р НА вредност се једноставно контролише напоном капије на следећи начин;
Р ОН = 1/ин н Ц вол В/Л [(В ГС - ИН ТХ )ИН ДС – ½ В ДС ^2]
Ако је ВДС већи или једнак В ГС - ИН ТХ , тада транзистор ради у режиму засићења
И ДС = у н Ц вол В/Л [(В ГС - ИН ТХ )^2 (1+λ В ДС ]
У овом региону, када сам И ДС је већа, тада струја минимално зависи од В ДС вредност, међутим, њена највећа вредност се једноставно контролише преко ВГС-а. Модулација дужине канала 'λ' објашњава повећање унутар ИДС-а повећањем унутар ВДС-а у транзисторима, због пинч-офф-а. Ово одвајање се дешава када оба В ДС и В ГС одлучити о шаблону електричног поља близу области одвода, мењајући на тај начин правац природног извора напајања. Овај ефекат смањује дужину ефикасног канала и повећава И ДС . У идеалном случају, 'λ' је еквивалентно '0' тако да И ДС потпуно је независно од В ДС вредност унутар региона засићења.
Дакле, ради се о томе преглед НМОС-а транзистор – израда и коло са радом. НМОС транзистор игра кључну улогу у имплементацији логичких капија као и других различитих дигиталних кола. Ово је микроелектронско коло које се углавном користи у дизајну логичких кола, меморијских чипова и у ЦМОС дизајну. Најпопуларније примене НМОС транзистора су прекидачи и појачивачи напона. Ево питања за вас, шта је ПМОС транзистор?
