Metalloxidhalvledartransistorn (MOS) är byggstenen i de flesta moderna digitala minnen, processorer och logikchips. Det är också ett vanligt element i många integrerade kretsar med analoga och blandade signaler. Dessa transistorer finns i hur många elektroniska enheter som helst, från mobiltelefoner och datorer till digitalt styrda kylskåp och elektronisk medicinsk utrustning. MOS-transistorn är ganska mångsidig och kan fungera som en switch, en förstärkare eller ett motstånd. Det är också känt som en speciell typ av fälteffekttransistor (FET) som kallas isolerad gate (IGFET) eller MOS (MOSFET). Fälteffekt avser det elektriska fältet från laddningen vid transistorns gate.
MOS-transistorn är tillverkad på ett halvledarkristallsubstrat, vanligtvis tillverkat av kisel. Underlaget är toppat med ett tunt isolerande lager, ofta av kiseldioxid. Ovanför detta lager finns porten, vanligtvis gjord av antingen metall eller polykristallint kisel. Kristallområdet på ena sidan av porten kallas källan, medan den andra är avloppet. Källan och avloppet är i allmänhet ”dopade” med samma typ av kisel; kanalen under grinden är ”dopad” med motsatt typ. Detta bildar en struktur som liknar en standard NPN- eller PNP-transistor.
En MOS-transistor tillverkas vanligtvis som antingen en PMOS- eller en NMOS-transistor. En PMOS-transistor har en källa och ett avlopp gjorda av kisel av p-typ; kanalen under grinden är n-typ. När en negativ spänning appliceras på grinden slås transistorn på. Detta tillåter en ström att flyta mellan källan och avloppet. När en positiv spänning appliceras på grinden stängs den av.
En NMOS-transistor är motsatsen: en p-typ kanal med en n-typ source och drain. När en negativ spänning appliceras vid grinden på en NMOS-transistor stängs den av; en positiv spänning slår på den. En fördel som NMOS har jämfört med PMOS är växlingshastighet – NMOS är i allmänhet snabbare.
Många integrerade kretsar använder komplementära MOS (CMOS) logiska grindar. En CMOS-grind är sammansatt av två typer av transistorer som är sammankopplade: en NMOS och en PMOS. Dessa grindar gynnas ofta där strömförbrukningen är kritisk. De använder vanligtvis ingen ström förrän transistorerna växlar från ett tillstånd till det andra.
Depletion-mode MOSFET är en speciell typ av MOS-transistor som kan användas som ett motstånd. Dess portområde är tillverkat med ett extra lager mellan kiseldioxidisolatorn och substratet. Skiktet är ”dopat” med samma typ av kisel som dränerings- och källområdena. När det inte finns någon laddning vid grinden leder detta lager ström. Resistansen bestäms av storleken på transistorn när den skapas. Närvaron av en grindladdning stänger av denna typ av MOS-transistor.
Liksom de flesta andra transistorer kan en MOS-transistor förstärka en signal. Mängden ström som flyter mellan source och drain varierar med grindsignalen. Vissa MOS-transistorer är konstruerade och individuellt förpackade för att hantera stora strömmar. Dessa kan användas för att byta strömförsörjning, högeffektsförstärkare, spoldrivrutiner och andra analoga eller blandade signaltillämpningar. De flesta MOS-transistorer används i digitala kretsar med låg effekt och låg ström. Dessa är vanligtvis inkluderade i chips med andra delar, snarare än att stå ensamma.