場效電晶體（field effect transistor簡稱fet）是利用電場效應來控制半導體中電流的一種半導體器件，故因此而得名。場效電晶體是一種電壓控制器件，只依靠一種載流子參與導電，故又稱為單極型電晶體。與雙極型晶體三極體相比，它具有輸入阻抗高、雜訊低、熱穩定性好、抗輻射能力強、功耗小、製造工藝簡單和便於整合化等優點。
場效電晶體的型別若從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的n溝道器件和空穴作為載流子的p溝道器件；從場效應三極體的結構來劃分，它有結型場效應三極體jfet和絕緣柵型場效應三極體igfet 之分。igfet也稱金屬-氧化物-半導體三極體mosfet，簡稱mos管。mos管效能更為優越，發展迅速，應用廣泛。
本書重點介紹mos場效應三極體。
1.5.1mos場效電晶體的基本結構和工作原理
動畫
mos場效電晶體的結構
（2）工作原理
① 柵源電壓vgs的控制作用
當vgs＝0 v時，漏源之間相當兩個背靠背的二極體，在d、s之間加上電壓不會在d、s間形成電流。
當柵極加有電壓時，若0＜vgs＜vgs(th)時，通過柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的p型半導體中的空穴向下方排斥，出現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動，但數量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以仍然不足以形成漏極電流id。
進一步增加vgs，當vgs＞vgs(th
)時（ vgs(th) 稱為開啟電壓），由於此時的柵極電壓已經比較強，在靠近柵極下方的p型半導體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流id。在柵極下方形成的導電溝道中的電子，因與p型半導體的載流子空穴極性相反,故稱為反型層。隨著vgs的繼續增加,id將不斷增加。在vgs＝0v時i
d＝0，只有當vgs＞vgs(th)後才會出現漏極電流，這種mos管稱為增強型mos管。
動畫
mos場效電晶體的工作原理
vgs對漏極電流的控制關係可用i
d＝f(vgs)|vds＝const這一曲線描述，稱為轉移特性曲線，見圖1.5.2。
轉移特性曲線的斜率g
m的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 g
m 的量綱為ma/v，所以g
m也稱為跨導。
圖1.5.2 轉移特性曲線
跨導的定義式如下：gm
＝△id/△vgs|vds=const (單位ms) （1.5.1）
②漏源電壓vds對漏極電流i
d的控制作用
當vgs＞vgs(th)，且固定為某一值時，來分析漏源電壓vds對漏極電流id的影響。vds的不同變化對溝道的影響如圖1.5.3所示。根據此圖可以有如下關係
vds＝vdg＋vgs＝ －vgd＋vgs
vgd＝vgs－vds
當vds為0或較小時，相當vgd＞vgs(th)，溝道分布如圖1.5.3 (a)，此時vds 基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。在緊靠漏極處，溝道達到開啟的程度以上，漏源之間有電流通過。
當vds增加到使vgd＝vgs(th)時，溝道如圖1.5.3 (b)所示。這相當於vds增加使漏極處溝道縮減到剛剛開啟的情況，稱為預夾斷，此時的漏極電流id基本飽和。當vds增加到vgd＜vgs(th)時，溝道如圖1.5.3 (c)所示。此時預夾斷區域加長，伸向s極。 vds增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上， id基本趨於不變。
圖1.5.3 漏源電壓vds對溝道的影響
當vgs＞vgs(th),且固定為某一值時,vds對id的影響, 即i
d＝f(vds)|vgs＝const這一關係曲線如圖1.5.4所示。這一曲線稱為漏極輸出特性曲線。
(a) 輸出特性曲線 (b)轉移特性曲線
圖1.5.4 漏極輸出特性曲線和轉移特性曲線
2．n溝道耗盡型mosfet
n溝道耗盡型mosfet的結構和符號如圖1.5.5（a）所示，它是在柵極下方的sio2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當v
gs＝0時，這些正離子已經感應出反型層，形成了溝道。於是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當v
gs＞0時，將使id進一步增加。v
gs＜0時，隨著v
gs的減小漏極電流逐漸減小，直至id＝0。對應id＝0的v
gs稱為夾斷電壓，用符號v
gs(off)表示，有時也用v
p表示。n溝道耗盡型mosfet的轉移特性曲線如圖1.5.5（b）所示。
(a) 結構示意圖 (b) 轉移特性曲線
圖1.5.5 n溝道耗盡型mosfet的結構和轉移特性曲線
3．p溝道耗盡型mosfet
p溝道mosfet的工作原理與n溝道mosfet完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極體有npn型和pnp型一樣。
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