12.15 : MOSFET

Der Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) spielt dank seiner Vielseitigkeit und Effizienz bei der Steuerung elektrischer Ströme eine zentrale Rolle in der modernen Elektronik. Dieses Gerät, auch bekannt als IGFET, MISFET und MOSFET, hat drei Hauptanschlüsse: Source, Drain und Gate. MOSFETs werden basierend auf den Dotierungseigenschaften ihres Substrats und der Source- oder Drain-Bereiche in n-Kanal- oder p-Kanal-Typen eingeteilt.

Bei einem n-MOSFET umfasst die Struktur n-Typ-Source- und Drain-Bereiche, die durch in Sperrrichtung vorgespannte p-n-Dioden von einem p-Typ-Substrat isoliert sind. Das Gate, bestehend aus einer Metallplatte, die über einer Oxidschicht platziert ist, und dem ohmschen Kontakt auf dem Substrat, bildet die vier Anschlüsse des MOSFET. Unter normalen Bedingungen, wenn keine Spannung am Gate anliegt, bleibt der n-MOSFET ausgeschaltet, und es fließt kein nennenswerter Strom von der Quelle zum Abfluss, abgesehen von einem vernachlässigbaren Leckstrom.

Durch Anlegen einer positiven Vorspannung am Gate eines n-MOSFET entsteht jedoch ein n-Kanal, der den Fluss eines großen Stroms ermöglicht. Die Leitfähigkeit dieses Kanals kann durch Variieren der Gate-Spannung angepasst werden, wodurch eine präzise Steuerung des Stroms zwischen den festen Source- und Drain-Bereichen möglich ist.

MOSFETs sind integrale Komponenten in verschiedenen Anwendungen, von den Mikroprozessoren in Smartphones und Laptops bis hin zu den Energiemanagementsystemen in Elektrofahrzeugen. Ihre Fähigkeit, den Strom effizient und mit minimalem Leistungsverlust zu steuern, macht sie für die Weiterentwicklung der Technologie in verschiedenen Sektoren unverzichtbar.