MOSFET Aufbau und Funktionsweise

In dem Gastvideo dieses Artikels geht es um den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise von MOSFETs.
1925 patentierte Julius Edgar Lilienfeld den ersten Transistor.
34 Jahre später, im Jahr 1959, wird in den Bell Labs der erste MOSFET entwickelt.
Heutzutage befinden sich ca. 5.000.000.000 Transistoren auf ein Chip – und es werden immer mehr.
Die Erfindung des Transistors gehört zu den wichtigsten Erfindungen überhaupt.

Der Aufbau eines MOSFETs

Ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor besteht aus n- oder p-dotiertem Silizizm.
Im Beispiel in dem Video dieses Artikels wird der Aufbau mit p-dotiertem Silizium als Grundmaterial erläutert.
In das Substrat mit p-dotiertem Silizium werden zunächst zwei stark n-dotierte Inseln gebracht. Wie so etwas geschieht hat die Firma ITT intermetall Freiburg in einer Reportage Ende der 1980er Jahre erläutert. Hier der Link zum Artikel: Wie entsteht eine integrierte Schaltung?
Zwischen den n-dotierten Inseln wird nun eine Isolationsschicht aufgebracht und anschließend eine Aluminiumschicht aufgedampft.
Eine Siliziumdioxidschicht mit bereits vorbereiteten Löchern für die Verbindungsleitungen wird noch oben aufgebracht. Und fertig ist der Transisor.
Die Anschlüsse heißen Source (engl. für Quelle), Drain, engl. für Abfluss und Gate (engl. für Tor).
Ziel des MOSFETs ist es nun den Stromfluss zwischen Source und Drain über eine Spannung an Gate zu steuern.
Source und Drain sind zunächst einmal nicht miteinander verbunden. Den Transistor nennt man daher selbstsperrend, da er von selbst, also ohne das Anlegen einer Gatespannung, sperrt. Ein Stromfluss ist also ohne Gatespannung nicht mlgöcih.
Legt man nun eine Gatespannung an, so bildet sich zwischen den n-dotierten Inseln im p-dotierten Substrat durch das entstandene elektrische Feld ein n-dotierter Kanal. Dieser n-dotierte Kanal ist umso größer, je höher die angelegte Gatespannung ist.
Der Elektronenfluss zwischen Source und Drain lässt sich also durch das Anlegen einer Gatespannung beeinflussen. Ein Gatestrom ist hierbei nicht nötig.
Die Leitfähigkeit eines MOSFETs lässt sich also quasi leistungslos steuern.
Das ist ein großer Vorteil von Feldeffekttransistoren im Vergleich zu Bipolartransistoren, bei denen bei Anlegen einer Basis-Emitter-Spannung auch ein Basisstrom fließt.
Thomas Schwenke hat dieses Video auf seinem YouTube-Kanal hochgeladen und stellt den Besuchern von ET-Tutorials das Video zur Verfügung. Vielen Dank dafür.
Jetzt aber viel Spaß mit diesem kurzen Video.

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