金屬-氧化物半導體場效應晶體管,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”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型” 的兩種類型,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET,其他簡稱上包括NMOS、PMOS等
N溝道MOSFET可以理解為在P型基座上刨除兩個N型溝道,如下
源極與漏極的特性必須同為N型(即NMOS)或是同為P型(即PMOS)
基座連着柵極G,所以柵極是p, 漏極D(drain)和源極S是N極,下屬是N型MOSFET物理符號:
集成電路芯片上的MOSFET為四端元件,所以除了柵極、源極、漏極外,尚有一基極(Bulk或是Body)。
上圖能看出,柵極G不是P,N結,只是金屬極,NOMS基底是P型,通道D/S是N型。通過在柵極加正向(NMOS,加正電壓到G極把電子吸引到G極是兩個N通道導通)或者負向電壓(PMOS,基底是N型,通道D/S 是P型,加負電壓把電子推走,吸引空穴到表面形成通道)來使D極和S極導通。
通常把基極和源極接在一起,故分布式MOSFET通常為三端元件。而在集成電路中的MOSFET通常因為使用同一個基極。
在源極與漏極之間被一個極性相反的區域隔開,也就是所謂的基極(或稱基體)區域。如果是NMOS,那么其基體區的摻雜就是P型
對這個NMOS而言,真正用來作為通道、讓載流子通過的只有MOS電容正下方半導體的表面區域。當一個正電壓施加在柵極上,帶負電的電子就會被吸引至表面,形成通道,讓N型半導體的多數載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個電壓被移除,或是放上一個負電壓,那么通道就無法形成,載流子也無法在源極與漏極之間流動。
假設操作的對象換成PMOS,那么源極與漏極為P型、基體則是N型。在PMOS的柵極上施加負電壓,則半導體上的空穴會被吸引到表面形成通道,半導體的多數載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設這個負電壓被移除,或是加上正電壓,那么通道無法形成,一樣無法讓載流子在源極和漏極間流動。
一個完整的MOSFET結構需要一個提供多數載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數載流子的漏極。
箭頭方向永遠從P端指向N端,所以箭頭從通道 指向 “基極” 端的為P型的MOSFET,或簡稱PMOS(代表此元件的通道為P型);
反之若箭頭從 基極 指向 通道,則代表基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡稱NMOS。
場效應晶體管是電壓控制元件,而雙極結型晶體管是電流控制元件。在只允許從取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用雙極晶體管。