MOSFET ismi, "****l Oxide Semiconductor Field Effect Transistor" söz dizisinin başharflerinden meydana gelir. Türkçeye ****l Oksit Yarıiletkenli Alan Etkili Transistör ya da Geçidi Yalıtılmış Alan etkili Transistör olarak çevrilmiştir. MOSFET, sayısal ve analog devrelerde en sık rastlanan alan etkili transistör türüdür. Enhancement MOSFET, depletion MOSFET gibi çeşitleri vardır.
JFET'e Benzerliği
MOSFET, JFET'e pek çok yönden benzerlik gösterir. JFET'de Gate Source ters polarlanmış bir PN oluşturmaktadır. MOSFET'de ise böyle değildir. MOSFET'de gate (Türkçe: kapı) öyle oluşturulmuştur ki drain ile source arasındaki bölge üzerine silikon dioksit ve onun üzerine de gate elektrodu (****l plaka) konularak yapılmıştır. Böylece kapı ****l elektrodu ile drain ve source arasına bir yalıtkan konulmuş olur. Buradaki yalıkan silikon dioksit(SiO2)'dir. Silikon dioksit çok iyi bir yalıtkandır ve ayrıca mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. ****l oksit ve yarı iletken bir kapı oluşturur ve MOSFET adının oluşmasını sağlar. Bu nedenle kapı gerilimine JFET' de olduğu gibi bir sınırlandırma konulmamıştır. Tabi bu teoriktir. Kapı yalıtkanı o kadar incedir ki eğer bir koruma yoksa vücudumuzdaki gerilim bile bu yalıtkanı delmeye yeter. Ayrıca bu yalıtkan yüzünden kapı akımı neredeyse hiç yoktur ve giriş empedansı çok yüksektir. Tipik olarak kapı akımı 10−14 A (0,01piko amper) ve 1014 ohm (10.000 Giga ohm).
Kapı geriliminin sınırlı olmaması ayrıca MOSFET'de iki durumda çalışma olanağı sağlar. Bunlar "Arttırılmış - Enhancement" ve "Azaltıcı - Depletion" çalışma şekilleridir. Enhancement MOSFET' ler uygun şekilde kutuplanmadığı sürece üzerlerinden akım akmaz. Çünkü kapı geriliminin sıfır olması ile kaynak ve savak arasında iki tane arka arkaya bağlanmış PN diyotu vardır. Savak-kaynak gerilimi ne değerde olursa olsun kaynak akımı akmaz. Depletion tipi MOSFET'ler Enhancement tiplerinin tam tersidir. Bu tip MOSFET'ler normalde "ON" tipi MOSFET'lerdir. Gate uygun şekilde bayslanmadığı sürece akım geçirirler.
Enhancement MOSFET'in kabaca üç çalışma bölgesi vardır:
Kesim: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden düşük olduğunda, {\displaystyle V_{GS}<V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}<V_{Th}}, savak akımı sıfıra çok yakındır {\displaystyle I_{D}=0} {\displaystyle I_{D}=0}.
Doğrusal: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden yüksek, {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}}, ve savak-kaynak gerilimi kapı-kaynak gerilimi ile eşik gerilimi arasındaki farktan daha düşük {\displaystyle V_{DS}<V_{GS}-V_{Th}} {\displaystyle V_{DS}<V_{GS}-V_{Th}} olduğunda;
Doyum: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden yüksek, {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}}, ve savak-kaynak gerilimi kapı-kaynak gerilimi ile eşik gerilimi arasındaki farktan daha yüksek olduğunda, {\displaystyle V_{DS}>V_{GS}-V_{Th}} {\displaystyle V_{DS}>V_{GS}-V_{Th}}, savak akımı (ID) ile kapı gerilimi arasındaki ilişki kabaca aşağıdaki formülle verilir. Bu formüle kare kanunu da denir. SPICE devre benzeşim programında kullanılan 1. seviye model de bu formüle dayanır.
{\displaystyle I_{D}=KP{\frac {W}{L}}(V_{GS}-V_{Th})^{2}} {\displaystyle I_{D}=KP{\frac {W}{L}}(V_{GS}-V_{Th})^{2}}
MOSFET, girişinde hiç güç harcamadığı için ve drain - source arası tam olarak "ON" yapıldığında üzerinde çok az güç harcar. Bu nedenle içinde çok sayıda transistör olması istenen entegre devrelerin vazgeçilmez parçalarıdır. Yazının baş taraflarında da söz edildiği gibi MOSFET' in kapısını oluşturan dioksit çok ince olduğundan vücut elektriğinden bile kolayca bozulabilir. Bu durumu önlemek için gate ile MOSFET'i oluşturan alt taş (substrate) arasına bir zener diyot fabrikasyon olarak yerleştirilir. Bu zenerin iletime geçme voltajı düşük olacağına göre dışardan gelebilecek gerilimler zener üzerinden kısa devre olur. Fabrikasyon tedbirler alınmasına rağmen bu tür transistörleri taşırken dikkatli olmalı, eğer bacakları bir tel ya da benzeri bir şeyle kısa devre edilmişse bunu, transistörü yerine taktıktan sonra çıkarmalıdır.
Günümüzde MOSFET transistörlerinin yerine BJT tipi transistörler daha fazla kullanılmaya başladığından daha az tercih edilir hale gelmektedirler.
JFET'e Benzerliği
MOSFET, JFET'e pek çok yönden benzerlik gösterir. JFET'de Gate Source ters polarlanmış bir PN oluşturmaktadır. MOSFET'de ise böyle değildir. MOSFET'de gate (Türkçe: kapı) öyle oluşturulmuştur ki drain ile source arasındaki bölge üzerine silikon dioksit ve onun üzerine de gate elektrodu (****l plaka) konularak yapılmıştır. Böylece kapı ****l elektrodu ile drain ve source arasına bir yalıtkan konulmuş olur. Buradaki yalıkan silikon dioksit(SiO2)'dir. Silikon dioksit çok iyi bir yalıtkandır ve ayrıca mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. ****l oksit ve yarı iletken bir kapı oluşturur ve MOSFET adının oluşmasını sağlar. Bu nedenle kapı gerilimine JFET' de olduğu gibi bir sınırlandırma konulmamıştır. Tabi bu teoriktir. Kapı yalıtkanı o kadar incedir ki eğer bir koruma yoksa vücudumuzdaki gerilim bile bu yalıtkanı delmeye yeter. Ayrıca bu yalıtkan yüzünden kapı akımı neredeyse hiç yoktur ve giriş empedansı çok yüksektir. Tipik olarak kapı akımı 10−14 A (0,01piko amper) ve 1014 ohm (10.000 Giga ohm).
Kapı geriliminin sınırlı olmaması ayrıca MOSFET'de iki durumda çalışma olanağı sağlar. Bunlar "Arttırılmış - Enhancement" ve "Azaltıcı - Depletion" çalışma şekilleridir. Enhancement MOSFET' ler uygun şekilde kutuplanmadığı sürece üzerlerinden akım akmaz. Çünkü kapı geriliminin sıfır olması ile kaynak ve savak arasında iki tane arka arkaya bağlanmış PN diyotu vardır. Savak-kaynak gerilimi ne değerde olursa olsun kaynak akımı akmaz. Depletion tipi MOSFET'ler Enhancement tiplerinin tam tersidir. Bu tip MOSFET'ler normalde "ON" tipi MOSFET'lerdir. Gate uygun şekilde bayslanmadığı sürece akım geçirirler.
Enhancement MOSFET'in kabaca üç çalışma bölgesi vardır:
Kesim: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden düşük olduğunda, {\displaystyle V_{GS}<V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}<V_{Th}}, savak akımı sıfıra çok yakındır {\displaystyle I_{D}=0} {\displaystyle I_{D}=0}.
Doğrusal: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden yüksek, {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}}, ve savak-kaynak gerilimi kapı-kaynak gerilimi ile eşik gerilimi arasındaki farktan daha düşük {\displaystyle V_{DS}<V_{GS}-V_{Th}} {\displaystyle V_{DS}<V_{GS}-V_{Th}} olduğunda;
Doyum: Kapı-kaynak gerilimi, eşik geriliminden yüksek, {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}} {\displaystyle V_{GS}>V_{Th}}, ve savak-kaynak gerilimi kapı-kaynak gerilimi ile eşik gerilimi arasındaki farktan daha yüksek olduğunda, {\displaystyle V_{DS}>V_{GS}-V_{Th}} {\displaystyle V_{DS}>V_{GS}-V_{Th}}, savak akımı (ID) ile kapı gerilimi arasındaki ilişki kabaca aşağıdaki formülle verilir. Bu formüle kare kanunu da denir. SPICE devre benzeşim programında kullanılan 1. seviye model de bu formüle dayanır.
{\displaystyle I_{D}=KP{\frac {W}{L}}(V_{GS}-V_{Th})^{2}} {\displaystyle I_{D}=KP{\frac {W}{L}}(V_{GS}-V_{Th})^{2}}
MOSFET, girişinde hiç güç harcamadığı için ve drain - source arası tam olarak "ON" yapıldığında üzerinde çok az güç harcar. Bu nedenle içinde çok sayıda transistör olması istenen entegre devrelerin vazgeçilmez parçalarıdır. Yazının baş taraflarında da söz edildiği gibi MOSFET' in kapısını oluşturan dioksit çok ince olduğundan vücut elektriğinden bile kolayca bozulabilir. Bu durumu önlemek için gate ile MOSFET'i oluşturan alt taş (substrate) arasına bir zener diyot fabrikasyon olarak yerleştirilir. Bu zenerin iletime geçme voltajı düşük olacağına göre dışardan gelebilecek gerilimler zener üzerinden kısa devre olur. Fabrikasyon tedbirler alınmasına rağmen bu tür transistörleri taşırken dikkatli olmalı, eğer bacakları bir tel ya da benzeri bir şeyle kısa devre edilmişse bunu, transistörü yerine taktıktan sonra çıkarmalıdır.
Günümüzde MOSFET transistörlerinin yerine BJT tipi transistörler daha fazla kullanılmaya başladığından daha az tercih edilir hale gelmektedirler.
