N-МОП

МОП (металл-оксид-полупроводник) — один из видов полевого транзистора, в котором управляющий электрод (затвор) отделён от канала слоем диэлектрика, в простейшем случае, диоксида кремния. Транзисторы МОП-структуры лучше других активных полупроводниковых приборов подходили для создания логических БИС и СБИС, и ранний прогресс цифровой техники обусловлен микросхемами на транзисторах с МОП-структурой. В отличие от биполярного транзистора, выходной ток которого управляется входным током, МОП-транзистор, как и другие полевые транзисторы, управляется напряжением, этим он напоминает электровакуумный триод. В зависимости от типа носителей зарядов, МОП-транзисторы могут быть n-канальными или p-канальными, в первых используются электроны, во вторых — дырки.

Логический МОП-элемент представляет собой несколько транзисторов, соединённых либо последовательно (для получения функции «И-НЕ»), либо параллельно (для получения функции «ИЛИ-НЕ»). Такой же транзистор, только постоянно включённый, служит нагрузочным резистором логического элемента. Увеличение сопротивления открытого канала этого транзистора уменьшает потребляемую мощность, но одновременно и скорость действия логического элемента. Управлять этим параметром можно, изменяя геометрические размеры, например, ширину канала.

МОП-транзисторы занимают на кристалле микросхемы в 6—9 раз меньшую площадь, чем транзисторы, используемые в ТТЛ за счёт упрощения топологии, так, наиболее простой тип транзистора, с индуцированным каналом, требует всего одной операции легирования и одной — металлизации. В англоязычной литературе такой тип называется «обогащённый канал». Это позволило добиться высокой степени интеграции и создать микропроцессоры (процессоры собранные в одной микросхеме). Однако, схемы на транзисторах с индуцированным каналом требуют весьма высокого напряжения питания (27 вольт для типичных p-МОП-структур, и 12 вольт для типичных n-МОП), и обладают невысоким быстродействием, задержка переключения для p-МОП схем составляла десятки, в лучшем случае — единицы микросекунд, а для n-МОП — сотни наносекунд. Увеличить быстродействие с одновременным снижением питающего напряжения удалось с применением транзисторов со встроенным каналом, работающим в режиме обеднения. Такие транзисторы требуют на одну операцию легирования больше, но позволили n-МОП схемам работать от одного источника напряжением 5 вольт.

Дальнейшее повышение быстродействия было связано с отказом от металлических затворов и переходом на затворы из поликристаллического кремния. Чтобы ещё увеличить быстродействие, для изоляции затвора от канала были использованы диэлектрики с меньшим коэффициентом диэлектрической проницаемости, чем у оксида кремния, поэтому полевые транзисторы современных цифровых СБИС уже неправомерно называть МОП-транзисторами. С целью радикального снижения энергопотребления в одном логическом элементе могут применяться транзисторы обоих типов проводимости, как с каналом n-типа, так и с каналом p-типа. Такая схема называется КМОП — «комплементарная». В отличие от схем на одном типе проводимости, КМОП схемы практически не потребляют тока в статическом режиме, так как в них в цепочке последовательно соединённых транзисторов хотя бы один всегда закрыт, и лишь во время переходного процесса все транзисторы оказываются ненадолго ��ткрытыми. Однако, КМОП структуры требуют большего числа технологических операций при изготовлении, что первоначально ограничивало достижимую степень интеграции (довольно долго по этому параметру лидировали n-МОП структуры).

Существуют и иные разновидности интегральных полевых транзисторов. В частности, с барьером Шоттки — обычно это МеП (Металл-полупроводник). ЛИЗМОП (МОП с Лавинной Инжекцией Заряда) с «плавающим» затвором без вывода. В нём затвор представляет собой изолированный островок, который состоит из молибдена или поликремния. При инжекции заряда информация запоминается. Для стирания используется облучение ультрафиолетом. Аналогично устроена и Flash-память, но там затворы тоньше для возможности «вытягивания» заряда в подложку. Для поблочной адресации и для исключения возможности повреждения транзисторов при стирании данная память часто имеет встроенные цепи программирования/стирания/управления. МНОП (металл-нитрид-оксид-полупроводник) — транзистор с двойным затвором и двойным изолятором из нитридного и оксидного слоёв. В процессе заряда ток проходит через оксид, но не проходит через нитрид, что позволяет сохранять информацию. Второй затвор сверху позволяет электрически стирать информацию в таком транзисторе. Применялись они до появления Flash-памяти. Другие виды транзисторов не рассматриваются из-за их малой распространённости.

• МОП-структура

• http://www.inp.nsk.su/~kozak/adv/advh9.htm Справочник. Номенклатура интегральных микросхем. ЗУ динамического типа (N-МОП).
• Вступительное видео о MOSFET