von Frank Soltis
Von den 60er- bis zu den 80er-Jahren wurden bei IBM bipolare Transistoren benutzt, weil sie schneller waren. Sie verbrauchen aber auch mehr Strom und sind teuerer in der Herstellung als MOS-Transistoren. Ab Mitte der 90er-Jahre waren MOS-Transitoren schnell genug auch für den Einsatz in den größten Mainframe-Systemen.
Ein MOS-Transistor besteht aus einem Stück Metall auf einem Oxid, das auf einem Stück Silicium sitzt (Abbildung A). Das Metall wird auch als Gate-Bereich des Transistors bezeichnet und wird bei IBM-Chips jetzt aus Kupfer (anstelle von Aluminium) hergestellt.
Reines Silicium leitet keine Elektrizität, aber wenn auf beiden Seiten des Gates genügend chemische Unreinheiten zum Silicium hinzugefügt werden, werden diese Bereiche des Siliciums leitfähig. Wird eine niedrige Spannung an das Metall-Gate angelegt, so fließt kein Strom durch das reine Silicium zwischen den beiden unreinen Bereichen, d.h. der Schalter ist offen. Wird dagegen hohe Spannung angelegt, fließt Strom durch das reine Silicium, d.h. der Schalter ist geschlossen (Abbildung B). Reines Silicium ist auf diese Weise manchmal elektrisch leitfähig und manchmal nicht. Aus diesem Grund spricht man von einem Halbleiter.
Vor etwa 15 Jahren entdeckte man bei IBM und anderen Herstellern, wie man MOS-Transistoren bauen konnte, die mit entgegengesetzter Polarität arbeiteten. In anderen Worten: Niedrige Spannung am Metall-Gate macht den Transistor leitfähig und hohe Spannung nicht. In den heutigen Chips werden beide Arten von MOS-Transistoren eingesetzt, und weil sie sich gegenseitig ergänzen, spricht man von CMOS-Chips (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor – komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter).
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