Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

Stichpunkte

Allgemein
	MOSFET ist die Abkürzung für Metal Oxide Semiconductor (auch: Silicon) Field Effect Transistor (engl. für Metall-Oxid-Halbleiter-/ -Silizium-Feldeffekttransistor). Bild nicht gefunden verschiedene Schaltzeichen der MOSFET Varianten Historisch gesehen ist das MOSFET-Prinzip wesentlich länger bekannt als der Bipolartransistor
	Die ersten Patentanmeldungen stammen aus den Jahren 1926 (von Julius Edgar Lilienfeld) und 1934 (Oskar Heil)
	Die ersten MOSFETs wurden allerdings erst 1960 gefertigt
	mit dem sich eine reproduzierbar gute Halbleiter-Isolator-Grenzfläche herstellen ließ
	als mit dem Silizium/Siliziumdioxid ein Materialsystem zur Verfügung stand
	strenge Temperaturregime). Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	"Verbergen") 1 Aufbau und Funktionsweise 2 Bauformen 3 Vor- und Nachteile 4 Weblinks [Bearbeiten]
	Damit verbunden war die Abkehr vom Germanium als Basismaterial und steigende Anforderungen an die Fertigungsbedingungen (Reinräume
Aufbau und Funktionsweise
	(siehe auch Feldeffekttransistor) Statt der pnp oder npn-Struktur eines Bipolar-Transistors wird als Gate eine Metallschicht über eine isolierende Siliziumdioxidschicht zwischen Source und Drain gelegt
	leicht p-dotierte Silizium (Substrat) sperrend
	so dass kein Strom zwischen den beiden Kontakten Source und Drain fließen kann
	Normalerweise wirkt das darunterliegende
	Wenn über dem Gate eine positive Spannung angelegt wird
	wandern Minoritätsträger (bei p-Silizium negative Ladungsträger/Elektronen) im Substrat an die Grenzschicht und Rekombinieren mit den Majoritätsträgern (bei p-Silizium Löcher)
	Dies wirkt sich wie eine Verdrängung der Majoritätsträger aus und wird Verarmung genannt
	technologisch einstellbar) ist die Verdrängung der Majoritätsladungsträger so groß
	Ab einer bestimmten Spannung Uth (=Threshold-Spannung
	dass sie nicht mehr für die Rekombination zur Verfügung stehen
	Es kommt zu einer Ansammlung von eigentlichen Minoritäten
	so dass Ladungsträger zwischen Source und Drain fließen können
	die einen leitenden Kanal erzeugen
	Dieser Zustand wird Inversion genannt. [Bearbeiten]
Bauformen
	Bild nicht gefunden innere Struktur des CoolMOSWie auch beim Bipolartransistor gibt es zwei komplementäre Bauformen: n-Kanal MOSFET und p-Kanal MOSFET
	Verarmungstyp) Bauformen unterschieden werden
	Diese können jeweils noch in selbstsperrende (enhancement transistor
	Anreicherungstyp) und selbstleitende (depletion transistor
	Weiterhin ist zwischen lateralen und vertikalen Bauformen zu unterscheiden
	Während laterale Transistoren vorwiegend in der Nachrichtentechnik zum Einsatz kommen
	findet sich die vertikale Bauform überwiegend in der Leistungselektronik wieder
	Der Vorteil der vertikalen Struktur liegt in der höheren möglichen Sperrspannung der Bauelemente (Beispiel CoolMOS von Infineon)
	Der CoolMOS stellt dabei eine Weiterentwicklung des bekannten VMOS dar
	Er gehört zu den Kompensations- oder Super-Junction-Bauelementen. [Bearbeiten]
Vor- und Nachteile
	dabei besitzen Elektronen eine höhere Beweglichkeit als Löcher
	Ein Nachteil des MOSFET liegt in seinen prinzipiell schlechten Hochfrequenzeigenschaften aufgrund der geringen Oberflächenbeweglichkeit der Ladungsträger im Kanal
	gesteuert wird
	Erst durch die extreme Verkleinerung (Skalierung) des Bauelementes in den Deep-Submikrometerbereich wird der MOSFET für Anwendungen oberhalb von 1 GHz interessant. Ein entscheidender Vorteil gegenüber Bipolartransistoren ist
	also leistungslos
	dass die Leitfähigkeit zwischen Source und Drain stromlos (kapazitiv)
	Er ist außerdem wegen seines einfachen Herstellungsprozesses (CMOS-Prozess) besonders für integrierte Schaltungen geeignet
	In Leistungsanwendungen ist der MOSFET hinsichtlich kurzer Schaltzeiten und geringer Schaltverluste den Bipolartransistoren und IGBTs überlegen
	Er erreicht jedoch nicht deren hohe Sperrspannungen
	Leistungs-MOSFETs auf Silizium-Basis werden vorteilhaft beim Schalten von Spannungen bis ca
	500 V und Strömen von bis zu mehreren 100 A eingesetzt
	Einsatzgebiete von Silizium-MOSFETs sind u. a
	getaktete Strom- und Spannungsregler und auch starke Hochfrequenzsender bis in den UKW-Bereich
	Synchrongleichrichter
	Schaltnetzteile
	In Sonderanwendungen werden Schaltzeiten von nur einigen Nanosekunden bei Spannungen von mehreren Kilovolt durch Reihenschaltung realisiert. [Bearbeiten]
Weblinks
	Genaue Erklärung der MOS-Struktur (http://olli.informatik.uni-oldenburg.de/weTEiS/weteis/mos1.htm) Java-Applet zum NMOS (http://olli.informatik.uni-oldenburg.de/weTEiS/weteis/transistor.htm) en:MOSFET it:MOSFET

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