MOSFET全稱為Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，譯為金屬氧化物半導體場效應管。是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的極性不同，可分為N型與P型的MOSFET，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。
圖 MOSFET
MOSFET的發展前景
近年來由于MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳統上應用于諸如微處理器、微控制器等數位訊號處理的場合上，也有越來越多類比訊號處理的積體電路可以用MOSFET來實現。
例如在數字電路中，如微處理器運算效能不斷提升，帶給深入研發新一代MOSFET更多的動力，這也使得MOSFET本身的操作速度越來越快，幾乎成為各種半導體截止狀態，這使得從電源功率損耗，只有在邏輯門主動元件中最快的一種。MOSFET在數位訊號處理上最主要的成功來自CMOS邏輯電路的發明，這種結構最大的好處是理論上不會有靜態的（logic gate）的切換動作時才有電流通過。CMOS邏輯門最基本的成員是CMOS反相器（inverter），而所有CMOS邏輯門的基本操作都如同反相器一樣，同一時間內必定只有一種晶體管（NMOS或是PMOS）處在導通的狀態下，另一種必定是端到接地端不會有直接導通的路徑，大量節省了電流或功率的消耗，也降低了積體電路的發熱量。
在模擬電路中，為了減少在印刷電路板（Printed Circuit Board,PCB）上使用的積體電路數量、減少封裝成本與縮小系統的體積，很多原本獨立的類比芯片與數位芯片被整合至同一個芯片內。MOSFET原本在數位積體電路上就有很大的競爭優勢，在類比積體電路上也大量采用MOSFET之后，把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也顯著的下降。另外像是某些混合訊號電路（Mixed-signal circuits），如類比/數位轉換器（Analog-to-Digital Converter,ADC），也得以利用MOSFET技術設計出效能更好的產品。
MOSFET的結構
MOSFET大體分為兩大類，四種類型。
1 增強型MOSFET
N溝道增強型MOSFET
P溝道增強型MOSFET
2 耗盡型MOSFET
N溝道耗盡型MOSFET
P溝道耗盡型MOSFET
注：這里對增強型N溝道MOSFET進行說明，其他的類型在這里不多做贅述。
N溝道增強型MOSFET主要由這么幾部分構成。金屬層，氧化層(SiO
2)，N型半導體，P型半導體。具體的結構如下圖所示。
圖 增強型N溝道MOSFET結構剖面
MOSFET將P型半導體作為基底。在P型半導體上加入了兩個N型半導體。N型半導體之間不相連。再在基體表面覆蓋一層氧化層(SIO
2)。然后在氧化層上刻蝕出兩個通道用導體分別聯通氧化層之下的N型半導體，形成源極與漏極。最后將兩個N型半導體之間的上方區域，在氧化層之上覆蓋一層金屬層，形成柵極。其等效的電路符號如下圖。
圖 電路符號
MOSFET的工作原理
要理解MOSFET管的原理，必須要對P型與N型半導體之間的載流子流動有所了解。半導體導通時，是由于外加正向電壓作用，加劇了載流子的擴散，使多子可以通過空間電荷區達到對面。在加反向電壓時，多子的擴散受到限制，多子受到吸引向電源端聚集，使空間電荷區變厚。這里以仍以增強型N溝道MOSFET為例。
當柵極無電壓，只在漏極與源極之間加電壓時，管子并沒導通，因為兩個N型半導體間并無電子流動。如下圖所示。
圖 工作原理
此時我們向柵極施加正向電壓。為了分析效果，我們暫設漏極與源極間無電壓。如下圖所示。
圖 工作原理
當柵極被施加了正向電壓后，N型半導體中的電子(多數載流子)受到吸引而向柵極上的金屬層上聚集，但由于氧化層的阻隔，電子并沒有能到達金屬層，就在氧化層上逐漸形成了電子層。當柵極電壓V
GS逐漸增大，被吸引出的電子越來越多，最后將兩個N型半導體連接起來，形成溝道。在此基礎上，對漏極與源極間施加電壓，那么就可以實現導通了。如下圖所示。
圖 工作原理
漏極與源極間施加電壓VDS后，兩個N型半導體之間的電子層受到外加電場的作用，使其產生的定向流動，電子的流動方向從源極向漏極流動，所以產生了一個從漏極向源極的電流。使漏極與源極間導通。而通過控制調節VDS的大小可以實現對溝道的控制。因為VGD=VGS-VDS，當VDS很小的時候，VGD≈VGS。此時VDS的大小與電流ID成線性關系。當VDS持續變大，VGD則變小，導致溝道變窄，阻止增大，使電流ID的增加幅度變小。當VDS繼續增加，使VGD等于柵極的開啟電壓VG(th)時，在近漏端溝道出現了預夾斷點。若VDS繼續上升則夾斷點會往源極方向移動，出現夾斷。如下圖所示。
圖 工作原理
公安備案號32010402000033
