جارٍ تحميل النموذج
لا يمكن عرض النموذج 3D على هذا الجهاز. يمكنك قراءة خطوات الدليل أدناه نصًّا.
1 / 8 ترانزستور مقطوع نصفين هذا ترانزستور MOSFET بقناة n، مقطوع من المنتصف ومرسوم أكبر من حجمه الحقيقي مئات آلاف المرات. جزيرتان زرقاوان من سيليكون النوع n، هما المصدر والمصرف، مغروستان في ركيزة من النوع p. حين يكون على البوابة 0 V وعلى المصرف 2 V ، يقرأ مقياس التيار صفرًا.
اسحب للتدوير. استخدم عجلة الفأرة أو إصبعين للتكبير.
الدليل القطع التحكم
01 ترانزستور مقطوع نصفين هذا ترانزستور MOSFET بقناة n، مقطوع من المنتصف ومرسوم أكبر من حجمه الحقيقي مئات آلاف المرات. جزيرتان زرقاوان من سيليكون النوع n، هما المصدر والمصرف، مغروستان في ركيزة من النوع p. حين يكون على البوابة 0 V وعلى المصرف 2 V ، يقرأ مقياس التيار صفرًا.
02 سيليكون فيه ذرات غريبة قليلة السيليكون النقي رديء التوصيل لأن كل إلكترون خارجي مقيد في رابطة. أدخِل ذرة فوسفور فيتحرر إلكترونها الخامس، وهذا هو سيليكون النوع n. أما البورون فله ثلاثة فقط، فتنقص إحدى الروابط إلكترونًا. هذا الفراغ، الفجوة، يقفز من رابطة إلى أخرى.
03 البوابة تدفع الفجوات بعيدًا عند 0.5 V تحمل البوابة شحنة موجبة صغيرة. لا تستطيع أن تلمس السيليكون، فبينهما 10 nm من الأكسيد، لكن مجالها ينفذ عبره ويدفع الفجوات إلى الأسفل. ويبقى قرب السطح أيونات بورون سالبة ثابتة: هذه منطقة النضوب.
04 بعد العتبة تظهر قناة فوق عتبة 0.7 V يجذب المجال إلى السطح ما يكفي من الإلكترونات ليصير من النوع n. هذه الطبقة الرقيقة، طبقة الانقلاب، تصل المصدر بالمصرف. عند 1.2 V يوجد في القناة نحو 72,000 إلكترون ويعرض المقياس 0.22 mA .
05 قليل من جهد البوابة وكثير من التيار في نموذج قانون المربع يزداد التيار بمربع الجهد الزائد على العتبة. عند 2.5 V يبلغ 2.8 mA . المصرف عند 2 V فقط، فترقّ القناة نحو المصرف وتختنق عند طرفها، ورفع جهد المصرف الآن لا يغيّر إلا قليلًا.
06 ترانزستوران يصنعان مفتاحًا اللوحة على اليمين تضع ترانزستورًا بقناة p فوق ترانزستور بقناة n. حين يكون الدخل 3.3 V يوصل nMOS ويسحب الخرج إلى 0 V ، فينطفئ الصمام الضوئي. حرّك منزلق دخل العاكس إلى الأسفل فيتولى pMOS الأمر. في كلا الطرفين يكون أحد الترانزستورين مطفأ، فلا يكاد يمر تيار.
07 اهتزاز صغير يصير كبيرًا تتأرجح البوابة الآن 50 mV على جانبي 1.2 V . ويتبعها التيار بمعدل 0.86 mA لكل فولت من تأرجح البوابة. وحين يمر هذا التغير في التيار عبر مقاومة 10 kΩ، يتحرك الخرج 8.6 مرة قدر حركة الدخل. هذا هو التضخيم.
08 من واحد إلى ستة عشر مليارًا الشريحة في الأمام تمثل M1 من Apple، التي تقول Apple إن فيها 16 مليار ترانزستور؛ ولو عددتها واحدًا في الثانية لاستغرقت 507 سنوات. وبجانبها نسخة من أول ترانزستور، جهاز نقطة التماس الذي شغّله باردين وبراتين في مختبرات بل في ديسمبر 1947.
الركيزة من النوع p جسم السيليكون، مطعّم بالبورون بنحو 10¹⁷ ذرة في كل cm³، أي ذرة واحدة لكل 500,000 ذرة سيليكون. شحناته الحرة فجوات (حلقات حمراء). المصدر (n+) جزيرة مطعّمة بكثافة بالفوسفور، نحو ذرة من كل 500. وهي مليئة بالإلكترونات الحرة (نقاط زرقاء) وتمدّ القناة بالإلكترونات التي تعبرها. المصرف (n+) جزيرة من نوع المصدر نفسه. حين يكون عليها جهد موجب، تخرج الإلكترونات الواصلة عبر القناة من تماس المصرف. أكسيد البوابة ثاني أكسيد السيليكون، سمكه 10 nm في النموذج. يعزل البوابة، فتؤثر في السيليكون بمجالها الكهربائي وحده ولا تسحب تيارًا ثابتًا. البوابة قطب التحكم فوق الأكسيد. جهدها يحدد هل توجد قناة أم لا. علامات الجمع الفاتحة تمثل شحنتها الموجبة. طبقة الانقلاب (القناة) صفيحة رقيقة من الإلكترونات تنجذب إلى السطح حين تتجاوز البوابة عتبة 0.7 V . يتبع سمكها توزيع الشحنة في قانون المربع، فترقّ نحو المصرف. منطقة النضوب الطبقة تحت البوابة التي دُفعت منها الفجوات، فبقيت أيونات بورون سالبة ثابتة (شرطات زرقاء داكنة). تتعمق حتى العتبة ثم تتوقف عن النمو. التماسات والدائرة الخارجية سدادات من التنغستن ووسائد من الألومنيوم تصل المصدر والمصرف بمصدر جهد ومقياس تيار. وللبوابة سدادتها الخاصة في الخلف، عليها المقبض الأحمر. شبكة سيليكون مطعّمة تتشارك ذرات السيليكون الإلكترونات أزواجًا. يأتي الفوسفور (P) بإلكترون زائد والبورون (B) بإلكترون ناقص، والناقص هو الفجوة. عاكس CMOS ترانزستور بقناة p فوق ترانزستور بقناة n، وبوابتاهما موصولتان معًا. الخرج عكس الدخل دائمًا. والشاشة الصغيرة ترسم الخرج مقابل الدخل. غلاف الشريحة رقاقة معالج على غلافها. تضم شريحة M1 من Apple 16 مليار ترانزستور، وكان معالج Intel 4004 عام 1971 يضم 2,300. ترانزستور نقطة التماس، 1947 نسخة من جهاز مختبرات بل: تماسّان من الذهب متقاربان جدًا يثبّتهما إسفين بلاستيكي، مضغوطان على لوح صغير من الجرمانيوم.
