Un transistor MOSFET è un dispositivo a semiconduttore che commuta o amplifica i segnali nei dispositivi elettronici. MOSFET è l’acronimo di transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore. Il nome può essere variamente scritto come MOSFET, MOS FET o MOS-FET; il termine transistor MOSFET è comunemente usato, nonostante la sua ridondanza. Lo scopo di un transistor MOSFET è influenzare il flusso di cariche elettriche attraverso un dispositivo utilizzando piccole quantità di elettricità per influenzare il flusso di quantità molto maggiori. I MOSFET sono i transistor più comunemente usati nell’elettronica moderna.
Il transistor MOSFET è onnipresente nella vita moderna perché è il tipo di transistor più comunemente usato nei circuiti integrati, la base di quasi tutti i moderni computer e dispositivi elettronici. Il transistor MOSFET è adatto a questo ruolo grazie al suo basso consumo energetico e dissipazione, basso calore disperso e bassi costi di produzione di massa. Un moderno circuito integrato può contenere miliardi di MOSFET. I transistor MOSFET sono presenti in dispositivi che vanno da telefoni cellulari e orologi digitali a enormi supercomputer utilizzati per calcoli scientifici complessi in campi come la climatologia, l’astronomia e la fisica delle particelle.
Un MOSFET ha quattro terminali a semiconduttore, chiamati source, gate, drain e body. Il source e il drain sono situati nel corpo del transistor, mentre il gate è al di sopra di questi tre terminali, posizionato tra il source e il drain. Il gate è separato dagli altri terminali da un sottile strato di isolamento.
Un MOSFET può essere progettato per utilizzare elettroni con carica negativa o fori di elettroni con carica positiva come portatori di carica elettrica. I terminali di source, gate e drain sono progettati per avere un eccesso di elettroni o lacune di elettroni, dando a ciascuno una polarità negativa o positiva. La sorgente e lo scarico hanno sempre la stessa polarità e il gate è sempre la polarità opposta di sorgente e scarico.
Quando la tensione tra il corpo e il gate aumenta e il gate riceve una carica elettrica, i portatori di carica elettrica della stessa carica vengono respinti dall’area del gate, creando quella che viene chiamata regione di svuotamento. Se questa regione diventa abbastanza grande, creerà quello che viene chiamato uno strato di inversione all’interfaccia degli strati isolante e semiconduttore, fornendo un canale dove possono fluire facilmente portatori di carica della polarità opposta del gate. Ciò consente a grandi quantità di elettricità di fluire dalla sorgente allo scarico. Come tutti i transistor ad effetto di campo, ogni singolo transistor MOSFET utilizza esclusivamente portatori di carica positivi o negativi.
I transistor MOSFET sono realizzati principalmente in silicio o in una lega di silicio-germanio. Le proprietà dei terminali del semiconduttore possono essere alterate aggiungendo piccole impurità di sostanze come boro, fosforo o arsenico, un processo chiamato drogaggio. Il gate è solitamente realizzato in silicio policristallino, sebbene alcuni MOSFET abbiano gate in polisilicio in lega con metalli come titanio, tungsteno o nichel. I transistor estremamente piccoli utilizzano gate realizzati con metalli come tungsteno, tantalio o nitruro di titanio. Lo strato isolante è più comunemente costituito da biossido di silicio (SO2), sebbene vengano utilizzati anche altri composti di ossido.