Ein MOSFET-Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das Signale in elektronischen Geräten schaltet oder verstärkt. MOSFET ist ein Akronym für Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Der Name kann unterschiedlich als MOSFET, MOS FET oder MOS-FET geschrieben werden; der Begriff MOSFET-Transistor wird trotz seiner Redundanz häufig verwendet. Der Zweck eines MOSFET-Transistors besteht darin, den Fluss elektrischer Ladungen durch ein Gerät zu beeinflussen, indem kleine Mengen an Elektrizität verwendet werden, um den Fluss viel größerer Mengen zu beeinflussen. MOSFETs sind die am häufigsten verwendeten Transistoren in der modernen Elektronik.
Der MOSFET-Transistor ist im modernen Leben allgegenwärtig, da er der Transistortyp ist, der am häufigsten in integrierten Schaltungen verwendet wird, der Grundlage fast aller modernen Computer und elektronischen Geräte. Der MOSFET-Transistor ist aufgrund seiner geringen Leistungsaufnahme und Verlustleistung, geringer Abwärme und geringen Massenproduktionskosten für diese Rolle gut geeignet. Ein moderner integrierter Schaltkreis kann Milliarden von MOSFETs enthalten. MOSFET-Transistoren sind in Geräten enthalten, die von Mobiltelefonen und Digitaluhren bis hin zu riesigen Supercomputern reichen, die für komplexe wissenschaftliche Berechnungen in Bereichen wie Klimatologie, Astronomie und Teilchenphysik verwendet werden.
Ein MOSFET hat vier Halbleiteranschlüsse, die als Source, Gate, Drain und Body bezeichnet werden. Source und Drain befinden sich im Körper des Transistors, während sich das Gate über diesen drei Anschlüssen befindet, zwischen Source und Drain. Das Gate ist durch eine dünne Isolationsschicht von den anderen Anschlüssen getrennt.
Ein MOSFET kann so ausgelegt sein, dass er entweder negativ geladene Elektronen oder positiv geladene Elektronenlöcher als elektrische Ladungsträger verwendet. Die Source-, Gate- und Drain-Anschlüsse sind so ausgelegt, dass sie entweder einen Überschuss an Elektronen oder Elektronenlöchern aufweisen, was jedem eine negative oder positive Polarität verleiht. Source und Drain haben immer die gleiche Polarität und das Gate hat immer die entgegengesetzte Polarität von Source und Drain.
Wenn die Spannung zwischen Body und Gate erhöht wird und das Gate eine elektrische Ladung erhält, werden elektrische Ladungsträger gleicher Ladung aus dem Bereich des Gates abgestoßen, wodurch ein sogenannter Verarmungsbereich entsteht. Wenn dieser Bereich groß genug wird, erzeugt er an der Grenzfläche der isolierenden und halbleitenden Schichten eine sogenannte Inversionsschicht, die einen Kanal bereitstellt, durch den Ladungsträger der entgegengesetzten Polarität des Gates leicht fließen können. Dadurch können große Strommengen von der Quelle zum Abfluss fließen. Wie alle Feldeffekttransistoren verwendet jeder einzelne MOSFET-Transistor entweder ausschließlich positive oder negative Ladungsträger.
MOSFET-Transistoren bestehen hauptsächlich aus Silizium oder einer Silizium-Germanium-Legierung. Die Eigenschaften der Halbleiteranschlüsse können durch Hinzufügen kleiner Verunreinigungen von Substanzen wie Bor, Phosphor oder Arsen verändert werden, ein Vorgang, der als Dotierung bezeichnet wird. Das Gate besteht normalerweise aus polykristallinem Silizium, obwohl einige MOSFETs Gates aus Polysilizium haben, das mit Metallen wie Titan, Wolfram oder Nickel legiert ist. Extrem kleine Transistoren verwenden Gates aus Metallen wie Wolfram, Tantal oder Titannitrid. Die Isolierschicht besteht am häufigsten aus Siliziumdioxid (SO2), obwohl auch andere Oxidverbindungen verwendet werden.