Issuu on Google+

METAL OXIDE SILICON FIELD EFFECT TRANSISTOR (MOSFET)

9.1 Pendahuluan

(c)

(b)

(a)

Gambar 9.1. Berbagai macam MOSFET.

Pada prinsipnya sebuah MOSFET seperti yang terlihat pada gambar 9.1 di atas memiliki sebuah gate yang terbuat dari elektroda metalik (metallic electrode). Gate yang terbuat dari elektroda metalik (metallic electrode) pada MOSFET tersebut dipisahkan dari saluran (channel) oleh selapis tipis material isolasi (insulating material), yaitu seperti silikon dioksida

silicon dioxide  S i O2  .

MOSFET tersebut berbeda dengan sebuah JFET, yaitu MOSFET tidak memiliki struktur persambungan PN (PN junction) karena gate pada MOSFET tersebut diisolasikan dari saluran oleh silikon dioksida silion dioxide dan karena hal tersebut maka MOSFET terkadang disebut dengan IGFET.

9.1.1 Simbol

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 9.2. (a) dan (b). Simbol MOSFET tipe penipisan (depletion type).

214


(c) dan (d). Simbol MOSFET tipe penignkatan (enhancement type).

Pada umumnya MOSFET disimbolkan seperti yang terlihat pada gambar 9.2 di samping ini.

9.1.2 Konstruksi MOSFET

(a)

(b)

Gambar 9.3. (a). MOSFET jenis penipisan (depletion type). (b). MOSFET jenis peningkatan (enhancement type).

Pada dasarnya MOSFET dapat dikelompokan ke dalam 2 (dua) bagian yaitu: 1.

MOSFET jenis penipisan (depletion type).

2.

MOSFET jenis peningkatan (enhancement type). Perhatikan struktur dasar MOSFET jenis penipisan (depletion type) pada

gambar 9.3 di atas. Pada struktur dasar MOSFET jenis penipisan (depletion type) tersebut terlihat bahwa drain dan source disebar ke dalam material substrat. Drain dan source yang disebar ke dalam material tersebut dihubungkan oleh sebuah saluran sempit (narrow channel) yang berbatasan dengan gate yang terisolasi. MOSFET jenis penipisan (depletion type) tersebut umumnya disingkat menjadi D-MOSFET dan dioperasikan pada 2 (dua) model, yaitu: 1.

Model penipisan (depletion mode).

2.

Model peningkatan (enhancement mode).

215


Karena kemampuan D-MOSFET yang dioperasikan pada 2 (dua) model tersebut maka D-MOSFET terkadang disebut MOSFET penipisan/peningkatan (depletion/enhancement). Gate yang terisolasi dari saluran (channel) pada MOSFET tersebut menyebabkan tegangan positif atau negatif dapat diberikan pada gate. Tegangan positif atau negatif pada gate tersebut membuat MOSFET saluran-N (N channel) beroperasi pada model penipisan (depletion mode) ketika sebuah tegangan negatif diberikan kepada gate-source, sedangkan model peningkatan (enhancement mode) terjadi ketika sebuah tegangan positif diberikan kepada gate-source. D-MOSFET tersebut umumnya dioperasikan pada model penipisan (depletion mode). Perhatikan MOSFET

struktur jenis

dasar

peningkatan

(enhancement type) pada gambar 9.4 di atas. Pada dasarnya MOSFET jenis peningkatan (enhancement type) atau yang disebut juga dengan E-MOSFET hanya

beroperasi

pada

model

Gambar 9.4. E-MOSFE saluran-N (N

peningkatan (enhancement mode) dan

type)

tidak untuk model penipisan (depletion mode). E-MOSFET tersebut adalah berbeda secara konstruksi dengan

D-MOSFET, yaitu E-MOSFET tidak memiliki saluran (channel) secara struktur. Pada prinsipnya sebuah saluran (channel) akan terbentuk ketika sebuah EMOSFET saluran-N (N channel) diberikan tegangan positif pada gate dan tegangan tersebut berada di atas nilai ambang batas (threshold value). Saluran (channel) pada E-MOSFET saluran-N (N channel) tersebut dengan adanya selapis tipis muatan-muatan negatif pada daerah substrat yang berbatasan dengan lapisan S i O2 . Saluran (channel) tersebut memiliki konduktivitas yang akan meningkat sesuai dengan peningkatan tegangan gate-source. Tegangan gate-source tersebut

216


akan menarik lebih banyak elektron ke dalam saluran. Saluran (channel) tersebut tidak akan terbentuk bila tegangan yang diberikan kepada gate tidak melebihi nilai ambang batas (threshold value).

9.2 Pengoperasian MOSFET

Gambar 9.5. Pengoperasian dari sebuah

Gambar 9.6. Pengoperasian dari

MOSFET jenis penipisan (depletion

MOSFET jenis peningkatan

type) saluran-N (N channel).

(enhancement type) saluran-P (P channel)

Pada prinsipya pengoperasian MOSFET dapat dikelompokan ke dalam 2 (dua) bagian, yaitu: 1.

Operasi MOSFET jenis penipisan (depletion type).

2.

Operasi MOSFET jenis peningkatan (enhancement type). Perhatikan pengoperasi sebuah MOSFET jenis penipisan (depletion type)

saluran-N (N channel) pada gambar 9.5 di atas. Pengoperasian sebuah MOSFET jenis penipisan (depletion type) saluran-N (N channel) tersebut membuat gate, isolator dan saluran (channel) bekerja seperti sebuah kapasitor, yaitu ketika sebuah muatan positif mengenai gate, maka sebuah muatan negatif dengan ukuran yang sama akan diinduksikan ke dalam saluran (channel), begitu juga sebaliknya ketika muatan negatif mengenai gate, maka sebuah muatan positif dengan ukuran yang sama akan diinduksikan ke dalam saluran (channel). Perhatikan pegoperasian sebuah MOSFET jenis peningkatan (enhancement type) saluran-P (P channel) pada gambar 9.6 di atas. Pengoperasian tersebut

217


membuat sebuah MOSFET jenis peningkatan (enhancement type) saluran-P (P channel) dapat dipandang sebagai sebuah komponen normally-ON, alasan untuk hal tersebut sangat sederhana, yaitu untuk VGS  0 volt , maka arus drain yang cukup besar akan mengalir.

218


MOSFET