MOSFET的工作原理與JFET相同，但柵極端子與導電溝道電氣隔離。

除了結型場效應晶體管（JFET）外，還有另一種類型的場效應晶體管，其柵極輸入與主載流通道電絕緣，因此被稱為絕緣柵場效應晶體管。

最常見的絕緣柵FET類型用于許多不同類型的電子電路被稱為金屬氧化物半導體場效應晶體管或MOSFET。

IGFET或MOSFET是一種電壓控制的場效應晶體管，它與JFET的不同之處在于它具有“金屬氧化物”柵電極，它與主半導體n溝道或p溝道電絕緣通過一層非常薄的絕緣材料，通常是二氧化硅，俗稱玻璃。

這種超薄絕緣金屬門電極可以被認為是電容器的一個板。控制柵極的隔離使MOSFET的輸入電阻在兆歐（MΩ）區域內極高，從而使其幾乎無限。

由于柵極端子與漏極和源極之間的主載流通道電隔離，“沒有電流流入柵極”，就像JFET一樣，MOSFET也像電壓一樣工作受控電阻器，流經漏極和源極之間主通道的電流與輸入電壓成正比。與JFET一樣，MOSFET的輸入電阻非常高，很容易積累大量靜電，導致MOSFET變得容易損壞，除非小心處理或保護。

與之前的JFET一樣教程，MOSFET是三端子器件，具有柵極，漏極和源以及P溝道（PMOS）和N溝道（NMOS） MOSFET可用。這次的主要區別是MOSFET有兩種基本形式：

耗盡類型 - 晶體管需要柵極 - 源電壓，（ V GS ）將設備切換為“OFF”。耗盡型MOSFET相當于“常閉”開關。

增強型 - 晶體管需要柵源電壓，（ V GS ）將設備切換為“ON”。增強型MOSFET相當于“常開”開關。

兩種MOSFET配置的符號和基本結構如下所示。

上面的四個MOSFET符號顯示一個名為 Substrate 的附加端子，通常不用作輸入或輸出連接但相反，它用于接地基板。它通過二極管結連接到主半導體通道，連接到MOSFET的主體或金屬片。

通常在分立型MOSFET中，該基板引線內部連接到源極端子。在這種情況下，如在增強類型中，它從符號中省略以便澄清。

漏極（D）和源極（S）連接之間的MOSFET符號中的線表示晶體管半導體溝道。如果該通道線是實心連續線，那么它代表“耗盡”（常開）型MOSFET，因為漏極電流可以以零柵極偏置電位流動。

如果通道線顯示為點線或者是虛線，則它表示“增強”（常閉）型MOSFET，因為零漏極電流以零柵極電位流動。指向該通道線的箭頭方向表示導電通道是P型還是N型半導體器件。

基本MOSFET結構和符號

金屬氧化物半導體FET的結構與結型FET的結構非常不同。耗盡型和增強型MOSFET都使用由柵極電壓產生的電場來改變電荷載流子，n溝道電子或P溝道空穴流過半導體漏源電路。柵極放置在非常薄的絕緣層之上，在漏極和源極之下有一對小的n型區域。

我們在前面的教程中看到，在結型場效應晶體管中，JFET必須以反向偏置pn結的方式偏置。對于絕緣柵MOSFET器件沒有這樣的限制，因此可以將MOSFET的柵極偏置為任一極性，正極（ + ve ）或負極（ -ve ） 。

這使得MOSFET器件作為電子開關或制造邏輯門特別有價值，因為沒有偏置它們通常是不導通的，這種高柵極輸入電阻意味著需要很少或不需要控制電流。 MOSFET是電壓控制器件。 p溝道和n溝道MOSFET均有兩種基本形式，增強類型和耗盡類型。

耗盡模式MOSFET

耗盡型MOSFET，它不常見于增強型模式，通常在不施加柵極偏置電壓的情況下切換為“導通”（導通）。也就是當 V GS = 0 時，通道導通，使其成為“常閉”設備。上面針對耗盡MOS晶體管示出的電路符號使用實心通道線來表示常閉導電通道。

對于n溝道耗盡型MOS晶體管，負柵極 - 源極電壓 - V GS 將耗盡（因此得名）其自由電子的導電溝道，將晶體管“關斷”。同樣，對于p溝道耗盡MOS晶體管，正柵極 - 源極電壓 + V GS 將耗盡其自由孔的溝道，使其“關閉”。

換句話說，對于n溝道耗盡型MOSFET： + V GS 意味著更多的電子和更多的電流。而 -V GS 意味著更少的電子和更少的電流。對于p通道類型也是如此。耗盡型MOSFET相當于“常閉”開關。

耗盡型N溝道MOSFET和電路符號

耗盡型MOSFET的構造方式與它們的JFET晶體管相似，因為漏極 - 源極溝道本身是導電的，電子和空穴已經存在于n型或p型中類型頻道。這種溝道摻雜在 Drain 和 Source 之間產生低電阻的導電路徑，其中柵極偏置為零。

增強型MOSFET

更常見的增強型MOSFET或eMOSFET與耗盡型類型相反。這里導電溝道是輕摻雜的或甚至是未摻雜的，使其不導電。當柵極偏置電壓 V GS 等于零時，這導致器件正常“截止”（不導通）。上面針對增強型MOS晶體管所示的電路符號使用斷開的通道線來表示常開的非導通溝道。

對于n溝道增強型MOS晶體管，漏極電流僅在柵極電壓時流動（ V GS ）施加到柵極端子，大于閾值電壓（ V TH ）的電平，其中發生電導使其成為跨導器件。

向n型eMOSFET施加正（ + ve ）柵極電壓會吸引更多電子朝向柵極周圍的氧化層從而增加或增強（因此得名）通道的厚度，允許更多的電流流動。這就是為什么這種晶體管被稱為增強型器件，因為施加柵極電壓會增強溝道。

增加此正柵極電壓將導致溝道電阻進一步降低，從而導致漏極增加電流， I D 通過通道。換句話說，對于n溝道增強型MOSFET： + V GS 使晶體管“導通”，而零或 -V GS 將晶體管“關閉”。因此，增強型MOSFET相當于“常開”開關。

對于p溝道增強型MOS晶體管，情況正好相反。當 V GS = 0 時，設備為“OFF”且通道打開。向p型eMOSFET施加負（ -ve ）柵極電壓增強了溝道導電性，使其“導通”。然后對于p溝道增強模式MOSFET： + V GS 將晶體管“關閉”，而 -V GS 將晶體管“導通”。

增強型N溝道MOSFET和電路符號

增強型MOSFET因其低“導通”電阻和極高的“關斷”電阻而成為出色的電子開關以及由于它們的隔離柵極而具有無限高的輸入電阻。增強型MOSFET用于集成電路中，以PMOS（P溝道）和NMOS（N溝道）柵極的形式生成CMOS型邏輯門和功率開關電路。 CMOS實際上代表互補MOS ，這意味著邏輯器件在其設計中同時具有PMOS和NMOS。

MOSFET放大器

就像之前的結點域一樣效應晶體管，MOSFET可用于制造單級“A”放大器電路，增強型n溝道MOSFET共源放大器是最流行的電路。耗盡型MOSFET放大器與JFET放大器非常相似，只是MOSFET具有更高的輸入阻抗。

這種高輸入阻抗由 R1形成的柵極偏置電阻網絡控制和 R2 。此外，增強型共源MOSFET放大器的輸出信號被反轉，因為當 V G 為低電平時，晶體管切換為“OFF”且 V D （Vout）很高。當 V G 為高電平時，晶體管切換為“ON”且 V D （Vout）為低電平，如圖所示。

增強型N溝道MOSFET放大器

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此公共源（CS）的直流偏置MOSFET放大器電路實際上與JFET放大器相同。 MOSFET電路通過由電阻 R1 和 R2 形成的分壓器網絡在A類模式下偏置。交流輸入電阻為 R IN = R G =1MΩ。

金屬氧化物半導體場效應晶體管三個終端有源器件由不同的半導體材料制成，可通過施加小信號電壓充當絕緣體或導體。

MOSFET在這兩種狀態之間轉換的能力使其具有兩個基本功能功能：“切換”（數字電子）或“放大”（模擬電子）。然后，MOSFET能夠在三個不同的區域內運行：

1。截止區域 - 與 V GS 閾值 柵極 - 源極電壓遠低于晶體管閾值電壓所以MOSFET晶體管切換為“完全關閉”，因此 I D = 0 ，晶體管就像一個開路開關，無論 V DS

<跨度> 2。線性（歐姆）區域 -with V GS > V 閾值 和 V DS GS 晶體管處于其恒定電阻區域，表現為電壓控制電阻，其電阻值由柵極電壓決定， V GS 級別。

3。飽和區 - 與 V GS > V 閾值 和 V DS > V GS 晶體管處于恒定電流區域，因此“完全導通”。漏極電流 I D =晶體管作為閉合開關的最大值。

MOSFET教程摘要

金屬氧化物半導體場效應晶體管，或簡稱MOSFET，具有極高的輸入柵極電阻，流過源極和漏極之間的溝道的電流由柵極電壓控制。由于這種高輸入阻抗和增益，如果不小心保護或處理，MOSFET很容易被靜電損壞。

MOSFET的非常適合用作電子開關或普通電路源放大器的功耗非常小。金屬氧化物半導體場效應晶體管的典型應用是微處理器，存儲器，計算器和邏輯CMOS門等。

另外，請注意，符號內的虛線或虛線表示通常為“OFF”的增強型當施加零柵極 - 源極電壓 V GS 時，“NO”電流可以流過通道。

符號內的連續不間斷線表示通常為“ON”的耗盡型，表示電流“CAN”流過通道，柵極電壓為零。對于p通道類型，除箭頭指向外外，兩種類型的符號完全相同。這可以在下面的切換表中進行總結。

因此對于n型增強型MOSFET，正柵極電壓使晶體管“導通”并且柵極電壓為零，晶體管將離開”。對于p溝道增強型MOSFET，負柵極電壓將使晶體管“導通”并且柵極電壓為零，晶體管將“截止”。 MOSFET開始通過通道的電流點由器件的閾值電壓 V TH 決定。

在下一個關于場效應晶體管的教程，而不是使用晶體管作為放大器件，我們將看看晶體管在用作固態開關時的飽和和截止區域的操作。場效應晶體管開關在許多應用中用于切換直流電流“開”或“關”，例如在低直流電壓下僅需要幾毫安的LED，或在較高電壓下需要更高電流的電機。