MOSFET
MOSFETは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタの略です。トランジスタは、特に目覚まし時計、電卓、コンピュータなどで使用されている小型の電気デバイスであり、現代の電子機器の最も基本的な構成要素の一つです。少数のMOSFETはアナログ信号を増幅または処理します。ほとんどのMOSFETは、デジタル電子機器で使用されています。
MOSFETは、電気のバルブのような役割を果たします。それらは、他の2つの接続（「ソース」と「ドレイン」）間の電気の流れを制御するために使用される1つの入力接続（「ゲート」）を持っています。別の言い方をすれば、ゲートは2つの出力を制御するスイッチとして機能します。調光可能なライトスイッチを考えてみましょう。ノブ自体が「ON」「OFF」またはその中間を選択し、ライトの明るさを制御します。スイッチ自体が「ゲート」であり、「ソース」は家に入ってくる電力であり、「ドレイン」は電球です。
MOSFETという名称は、トランジスタの構造と機能を表しています。MOSとは、半導体（ソース、ドレイン）の上に酸化物（電気の流れを妨げる絶縁体）の上に金属（ゲート）を積層して作られていることを指します。FETは、半導体上でのゲートの働きを説明しています。ゲートに電気信号を送り、電界を発生させて「ソース」と「ドレイン」の接続を変化させます。
集積回路には、ほぼすべてのMOSFETが使用されています。2008年現在、1つの集積回路に2,000,000,000個のトランジスタを搭載することが可能です。1970年当時は約2,000個だった。
個別包装されたMOSFET
理論
半導体上にMOSFETを作るには、いろいろな方法があります。最も簡単な方法は、この文章の右の図のようになります。青い部分がP型シリコン、赤い部分がN型シリコンです。この2つの型の交点がダイオードになります。シリコン半導体には「空乏領域」と呼ばれるクセがあります。ドープされたシリコンでは、片方がN型、片方がP型となっており、両者の交点には当然空乏領域が形成されます。これは、アクセプターとドナーがあるからです。P型シリコンはアクセプター（正孔とも呼ばれる）を持っており、電子を引き寄せます。N型シリコンは正孔とも呼ばれるドナー、つまり電子が正孔に向かって引き寄せられている。この2つの間の境目で、N型の電子がP型の正孔を埋めます。その結果、アクセプター、つまりP型の原子はマイナスに帯電し、マイナスの電荷がプラスの電荷を引き寄せるため、アクセプター、つまり正孔は「接合部」に向かって流れていきます。N型側では、正の電荷があり、その結果、ドナー（電子）が"接合部"に向かって流れていきます。そこに到達すると、反対側のマイナスの電荷に反発されます。P型側でも同じことが起こり、ドナー、つまりホールはN型側のプラスの部分に反発します。反対側には電子が移動できないので、両者の間には電気が流れません。
MOSFETはこれを利用しています。MOSFETの"ボディ"には負の電力が供給されており、正孔が新しい電子で満たされているので空乏領域が広がり、N型側の電子との逆の力が非常に大きくなります。MOSFETの「ソース」には負の電源が供給されており、正の空乏領域を満たすのに十分な電子があるため、N型の空乏領域が完全に縮小される。ドレイン」にはプラスの電力が供給されている。ゲート」にプラスの電力が供給されると、小さな電磁場を作り、「Nチャンネル」と呼ばれるものを作る正孔の「しぶき」があるので、ゲートの直下の空乏ゾーンを除去します。Nチャンネルとは、P型シリコンの空乏ゾーンがない一時的な領域のことです。正の電界は、空乏領域を構成するすべての予備電子を中和します。そうすると、ソース領域の電子は「ドレイン」に移動する道が明確になり、ソースからドレインに電気が流れるようになる。
単純なMOSFETの模式図
質問と回答
Q:MOSFETとは何ですか?
A: MOSFETとは、金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタのことで、電気的に制御されたスイッチとして機能する電子部品です。
Q: トランジスタは何に使うのですか?
A:トランジスタは、ラジオや電卓、コンピュータなどに使用される小型の電気デバイスで、現代の電子システムの最も基本的な構成要素の一つです。
Q:MOSFETはどのように動作するのですか?
A:MOSFETは、電気のバルブのような働きをします。MOSFETには1つの入力端子（ゲート）があり、2つの端子（ソースとドレイン）間の電気の流れを制御するのに使用される。ゲートは、2つの出力を制御するスイッチとして機能します。
Q: 「MOSFET」という名称は何を意味しているのですか?
A: MOSFETという名称は、トランジスタの構造と機能を表しています。MOS」は、半導体（ソースとドレイン）の上に酸化物（電気の流れを妨げる絶縁体）の上に金属（「ゲート」）を重ねて作られていることを指している。FET」は、ゲートが半導体に作用することを表現しています。
Q: ほとんどのMOSFETはどこに使われているのですか?
A: ほとんど全てのMOSFETは集積回路に使用されています。
Q:1970年と比較すると、現在の集積回路には何個のトランジスタが搭載できるのか?
A:1970年には1つのICに2,000個程度だったものが、2008年現在では2,000,000,000個のトランジスタを搭載できるようになっています。
