MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiterfeld-Effekttransistor)
Es handelt sich um einen Feldeffekttransistor mit isoliertem -Gate-. Sein Hauptmerkmal ist das Vorhandensein einer Siliziumdioxid-Isolierschicht zwischen dem Metall-Gate und dem Kanal, was zu einem sehr hohen Eingangswiderstand (bis zu 10¹⁵ Ω) führt. Es ist auch als N--Kanal- und P--Kanal-Version erhältlich. Typischerweise sind Substrat (Grundplatte) und Quelle (S) miteinander verbunden. Basierend auf dem Leitungsmodus werden MOSFETs weiter in den Anreicherungs--Modus und den Verarmungs--Modus eingeteilt. MOSFETs im Anreicherungsmodus-befinden sich im ausgeschalteten Zustand, wenn VGS=0. Wenn die richtige VGS angelegt wird, werden Mehrheitsträger vom Gate angezogen, wodurch die Träger in diesem Bereich „verstärkt“ werden und ein leitender Kanal gebildet wird. MOSFETs im Depletion---Modus hingegen bilden einen Kanal, wenn VGS=0. Wenn die richtige VGS angelegt wird, fließen Mehrheitsträger aus dem Kanal, wodurch die Träger „verarmt“ werden und der Transistor ausgeschaltet wird.
Am Beispiel des N--Kanaltransistors besteht er aus zwei hochdotierten Source-Diffusionsbereichen (N+) und Drain-Diffusionsbereichen (N+) auf einem Siliziumsubstrat vom Typ P-, wobei Source (S) bzw. Drain (D) nach außen führen. Quelle und Substrat sind intern miteinander verbunden und behalten immer das gleiche Potenzial. Wenn der Drain mit der positiven Stromversorgung und die Source mit der negativen Stromversorgung verbunden ist und VGS=0, beträgt der Kanalstrom (d. h. Drainstrom) ID=0.. Wenn VGS allmählich ansteigt, werden, angezogen von der positiven Gate-Spannung, negativ geladene Minoritätsträger zwischen den beiden Diffusionsbereichen induziert und bilden einen Kanal vom Typ N- vom Drain zur Source. Wenn VGS die Einschaltspannung VTN des Transistors überschreitet (typischerweise etwa +2V), beginnt der N--Kanal-Transistor zu leiten und erzeugt den Drain-Strom ID.
VMOS-Feld-Effekttransistor
Der VMOS-Feldeffekttransistor (VMOSFET), auch bekannt als V-Nut-MOSFET oder Leistungs-MOSFET, ist ein Schaltgerät mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistung, das nach dem MOSFET entwickelt wurde. Es verfügt nicht nur über die hohe Eingangsimpedanz (größer oder gleich 10⁸ W) und den niedrigen Ansteuerstrom (ca. 0,1 μA) von MOSFETs, sondern verfügt auch über hervorragende Eigenschaften wie hohe Spannungsfestigkeit (bis zu 1200 V), großen Betriebsstrom (1,5 A ~ 100 A), hohe Ausgangsleistung (1 ~ 250 W), gute Transkonduktanzlinearität und schnelle Schaltgeschwindigkeit. Da es die Vorteile von Vakuumröhren und Leistungstransistoren vereint, wird es häufig in Spannungsverstärkern (die Spannungsverstärkung kann das Tausendfache erreichen), Leistungsverstärkern, Schaltnetzteilen und Wechselrichtern verwendet.
Wie allgemein bekannt ist, liegen Gate, Source und Drain bei herkömmlichen MOSFETs ungefähr auf derselben horizontalen Ebene auf dem Chip und der Betriebsstrom fließt hauptsächlich horizontal. VMOS-Transistoren sind unterschiedlich und weisen zwei Hauptstrukturmerkmale auf: Erstens verwendet das Metallgate eine V--Rillenstruktur; Zweitens verfügt es über eine vertikale Leitfähigkeit. Da der Drain an der Rückseite des Chips herausgeführt wird, fließt ID nicht horizontal entlang des Chips, sondern beginnt im stark dotierten N⁺-Bereich (Quelle S), fließt durch den P--Kanal in den schwach dotierten N⁻-Driftbereich und erreicht schließlich den Drain D vertikal nach unten. Aufgrund der vergrößerten Querschnittsfläche kann es einen größeren Strom führen. Da sich zwischen dem Gate und dem Chip eine Siliziumdioxid-Isolierschicht befindet, gehört er immer noch zum MOSFET-Typ mit isoliertem -Gate.
