در دهه 1950، مهندس مصری محمد آتالا خواص سطحی نیمه هادی های سیلیکونی را در آزمایشگاه های بل بررسی کرد، جایی که روش جدیدی برای ساخت دستگاه های نیمه هادی پیشنهاد کرد که یک ویفر سیلیکونی را با یک لایه عایق اکسید سیلیکون می پوشاند تا الکتریسیته بتواند به طور قابل اعتماد به رسانا نفوذ کند. سیلیکون در زیر، غلبه بر حالت های سطحی که از رسیدن الکتریسیته به لایه نیمه هادی جلوگیری می کرد. این روش به عنوان غیرفعال سازی سطحی شناخته می شود، روشی که برای صنعت نیمه هادی حیاتی شد زیرا بعداً تولید انبوه مدارهای مجتمع سیلیکونی را ممکن کرد. او یافته های خود را در سال 1957 ارائه کرد. او با تکیه بر روش غیرفعال سازی سطحی خود، فرآیند فلز-اکسید-نیمه هادی (MOS) را توسعه داد. او پیشنهاد کرد که فرآیند MOSFET می تواند برای ساخت اولین ترانزیستور سیلیکونی کار استفاده شود، که او کار روی ساخت آن را با کمک همکار کره ای خود داون کاهنگ آغاز کرد.
ترانزیستور اثر میدانی فلز اکسید نیمه هادی (MOSFET)، یا ترانزیستور MOS، توسط محمد آتالا و داون کاهنگ در سال 1959 اختراع شد. ماسفت اولین ترانزیستور واقعا فشرده ای بود که می توانست کوچک شده و برای طیف وسیعی از کاربردها تولید انبوه شود. در یک فرآیند CMOS خود تراز، هر جا که لایه گیت (پلی سیلیکون یا فلز) از یک لایه انتشار عبور کند، یک ترانزیستور تشکیل می‌شود. مصرف برق و چگالی بالاتر نسبت به ترانزیستورهای پیوند دوقطبی، MOSFET ساخت مدارهای مجتمع با چگالی بالا را ممکن کرد، که امکان ادغام بیش از 10000 ترانزیستور را در یک آی سی واحد فراهم کرد.
CMOS (MOS مکمل) توسط Chih-Tang Sah و Frank Wanlass در Fairchild Semiconductor در سال 1963 اختراع شد. اولین گزارش ماسفت با دروازه شناور توسط داون کاهنگ و سایمون سی در سال 1967 ساخته شد.ماسفت دو دروازه اولین بار در سال 1984 توسط محققین آزمایشگاه الکتروتکنیکی توشیهیرو سکیگاوا و یوتاکا هایاشی نشان داده شد.FinFET (ترانزیستور اثر میدان باله)، یک نوع ماسفت سه بعدی غیر مسطح چند دروازه ای، از تحقیقات دیگ هیساموتو و تیمش در آزمایشگاه تحقیقاتی مرکزی هیتاچی در سال 1989 سرچشمه گرفت.
اهمیت
ترانزیستورها اجزای فعال کلیدی در تمام الکترونیک مدرن هستند. بنابراین بسیاری ترانزیستور را یکی از بزرگترین اختراعات قرن بیستم می دانند.
اختراع اولین ترانزیستور در آزمایشگاه بل در سال 2009 به عنوان نقطه عطف IEEE نامگذاری شد. فهرست نقاط عطف IEEE همچنین شامل اختراعات ترانزیستور اتصال در سال 1948 و MOSFET در سال 1959 است.
ماسفت (ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی)، همچنین به عنوان ترانزیستور MOS شناخته می شود، تا حد زیادی پرکاربردترین ترانزیستور است که در برنامه های مختلف از کامپیوتر و الکترونیک تا فناوری ارتباطات مانند گوشی های هوشمند استفاده می شود. ] ماسفت به عنوان مهم‌ترین ترانزیستور، احتمالاً مهم‌ترین اختراع در الکترونیک، و تولد الکترونیک مدرن در نظر گرفته شده است. ترانزیستور MOS از اواخر قرن بیستم بلوک ساختمانی اساسی الکترونیک دیجیتال مدرن بوده است و راه را برای عصر دیجیتال هموار کرده است. اداره ثبت اختراع و علائم تجاری ایالات متحده آن را “اختراع پیشگامانه ای که زندگی و فرهنگ را در سراسر جهان متحول کرد” می نامد. اهمیت آن در جامعه امروزی به توانایی آن در تولید انبوه با استفاده از یک فرآیند بسیار خودکار (ساخت دستگاه های نیمه هادی) است که هزینه های حیرت آور پایینی برای هر ترانزیستور را به همراه دارد. ماسفت ها پرتعدادترین اشیای مصنوعی هستند که تا کنون با بیش از 13 سکستیلیون تا سال 2018 ساخته شده است.
اگرچه چندین شرکت هر سال بیش از یک میلیارد ترانزیستور MOS بسته بندی شده جداگانه (معروف به گسسته) تولید می کنند، اکثریت قریب به اتفاق ترانزیستورها در حال حاضر در مدارهای مجتمع (اغلب به IC، میکروچیپ ها یا به سادگی تراشه ها کوتاه می شوند) همراه با دیودها تولید می شوند. مقاومت ها، خازن ها و سایر قطعات الکترونیکی برای تولید مدارهای الکترونیکی کامل. یک گیت منطقی از حدود بیست ترانزیستور تشکیل شده است در حالی که یک ریزپردازنده پیشرفته از سال 2022 می تواند از 57 میلیارد ترانزیستور (MOSFET) استفاده کند.
هزینه کم، انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان ترانزیستور آن را به دستگاهی فراگیر تبدیل کرده است. مدارهای مکاترونیک ترانزیستوری جایگزین دستگاه های الکترومکانیکی در کنترل لوازم و ماشین آلات شده است. معمولاً استفاده از یک میکروکنترلر استاندارد و نوشتن یک برنامه کامپیوتری برای انجام یک عملکرد کنترلی آسانتر و ارزانتر از طراحی یک سیستم مکانیکی معادل برای کنترل همان عملکرد است.
