この記事は、「 高校数学でわかる半導体の原理 電子の動きを知って理解しよう 竹内 淳 著 講談社」を参考にさせて頂いています。
バイポーラトランジスタの記事(バイポーラトランジスタ)で解説しもしたが、トランジスタには何種類かあります。ディスクリート品ではバイポーラトランジスタが主流ですが、DRAMやフラッシュメモリーなどのメモリー半導体や、ロジック半導体では動作の最小単位となるトランジスタはMOSトランジスタになるので、これについて説明したいと思います。
PMOSとNMOS
MOSトランジスタには、PMOSとNMONがあります。その構造について簡単に示します。
ソース電極とドレイン電極は、
P型電極 : Pチャネル型MOS(PMOS)
N型電極 : Nチャネル型MOS(NMOS)
となります。
Junction型FET(接合型FET)
MOSトランジスタは、電界効果型FET(Field Effective Transistor)の一つのMOSトランジスタですが、もうひとつ別のFETがあります。それがJunction型FET(接合型FET)です。
このデバイスでも、MOSFETと同じく、
ソース電極とドレイン電極は、
P型電極 : Pチャネル型MOS(PMOS)
N型電極 : Nチャネル型MOS(NMOS)
となります。
MOSフランジスタの動作原理
・PMOSトランジスタの動作原理
PMOSトランジスタの動作原理図を下記に示します。
①Off状態 :
電源が何も接続がされておらず、PMOSトランジスタはデバイスとしてOffの状態です。
②Gate On状態 :
Gate電源のスイッチをOnにした状態です。Gate電極に電圧はかかりますが、図中の青い箇所は絶縁体ですので、電流は流れません。しかし、電界はかかるので、N型シリコンにはプラス電荷(正孔:ホール)が集まってきます。
③Source-Drain間 On状態 :
Source-Drain間の電源スイッチをOnにした状態です。そうすることによって、Gate直下に集まっていた、プラス電荷がSource-Drain間で流れ出して、Source-Drain間で電流が流れて、PMOSトランジスタがデバイスとしてOn状態になります。
PMOSの意味:
・NMOSトランジスタの動作原理
NMOSトランジスタの動作原理図を下記に示します。
①Off状態 :
電源が何も接続がされておらず、NMOSトランジスタはデバイスとしてOffの状態です。
②Gate On状態 :
Gate電源のスイッチをOnにした状態です。Gate電極に電圧はかかりますが、図中の青い箇所は絶縁体ですので、電流は流れません。しかし、電界はかかるので、P型シリコンにはマイナス電荷(電子)が集まってきます。
③Source-Drain間 On状態 :
Source-Drain間の電源スイッチをOnにした状態です。そうすることによって、Gate直下に集まっていた、マイナス電荷がSource-Drain間で流れ出して、Source-Drain間で電流が流れて、NMOSトランジスタがデバイスとしてOn状態になります。
NMOSの意味:
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