MOSFET 是金属氧化物半导体场效应晶体管。或者金属-绝缘体-半导体。双极型晶体管将输入端电流的微小变化放大，在输出端输出较大的电流变化。双极晶体管的增益定义为输出电流与输入电流之比（β）。另一种类型的晶体管称为场效应晶体管 (FET)，它将输入电压的变化转换为输出电流的变化。 FET 的增益等于其跨导，定义为输出电流变化与输入电压变化之比。 FET 的名称也源自其输入端（称为栅极），该输入端通过在绝缘层上投射电场来影响流经晶体管的电流。事实上，没有电流流过该绝缘体，因此 FET 的栅极电流非常小。最常见的 FET 使用一层薄薄的二氧化硅作为栅极下方的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体（MOS）晶体管，或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。由于 MOSFET 更小、更节能，因此它们在许多应用中取代了双极晶体管。

什么是MOS？效果如何？

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MOSFET 是金属-氧化物-半导体场效应晶体管，或金属-绝缘体-半导体。 MOSFET的源极和漏极可以颠倒，都是在P型背栅中形成的N型区域。大多数情况下，这两个区域是相同的，即使两端颠倒，也不会影响器件的性能。此类设备被认为是对称的。

双极型晶体管将输入端电流的微小变化放大，在输出端输出较大的电流变化。双极晶体管的增益定义为输出电流与输入电流之比（β）。另一种类型的晶体管称为场效应晶体管 (FET)，它将输入电压的变化转换为输出电流的变化。 FET 的增益等于其跨导，定义为输出电流变化与输入电压变化之比。

FET 的名称也源自其输入端（称为栅极），该输入端通过在绝缘层上投射电场来影响流经晶体管的电流。事实上，没有电流流过该绝缘体，因此 FET 的栅极电流非常小。最常见的 FET 使用一层薄薄的二氧化硅作为栅极下方的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体（MOS）晶体管，或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。由于 MOSFET 更小、更节能，因此它们在许多应用中取代了双极晶体管。

首先看一个更简单的器件——MOS 电容器——以更好地理解 MOSFET。该装置有两个电极，一个是金属电极，另一个是非本征硅电极，电极之间由一层薄薄的二氧化硅隔开。金属极是栅极，半导体端子是背栅或主体。它们之间的绝缘氧化层称为栅极电介质。所示器件具有由轻掺杂 P 型硅制成的背栅。该 MOS 电容器的电气特性可以通过将背栅接地和栅极连接到不同的电压来解释。 MOS电容的GATE电位为0V。金属栅极和半导体背栅极之间的功函数差异在电介质上产生了一个小电场。在该器件中，该电场使金属极略为正，而 P 型硅为负。该电场将电子从硅底层吸引到表面，同时排斥表面的空穴。这个电场太弱，因此载流子浓度的变化很小，对器件整体特性的影响也很小。

当 MOS 电容的 GATE 相对于 BACKGATE 正向偏置时会发生什么情况。栅极电介质上的电场增强，更多的电子被从基板上拉出。同时，空穴被表面排斥。随着 GATE 电压的增加，表面上的电子将多于空穴。由于电子过多，硅表面看起来像N型硅。掺杂极性的反转称为反转，反转的硅层称为沟道。随着GATE电压不断升高，表面积累的电子越来越多，沟道变成强反转。形成沟道的电压称为阈值电压Vt。当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时，不形成沟道。当电压差超过阈值电压时，通道出现。

MOS电容：(A)无偏压(VBG=0V)，(B)反相(VBG=3V)，(C)累积(VBG=-3V)。

中间是MOS电容的GATE相对于背栅为负电压的情况。电场反转，将空穴吸引到表面并排斥电子。硅表面似乎掺杂更重，并且该器件被认为处于累积状态。

利用MOS电容的特性可以形成MOS晶体管。栅极、电介质和背栅保持原样。 GATE 的两侧是两个额外的选择性掺杂区域。其中之一称为源极，另一个称为漏极。假设源极和背栅均接地，漏极连接至正电压。只要GATE和BACKGATE之间的电压仍然小于阈值电压，就不会形成沟道。漏极和背栅之间的PN结是反向偏置的，因此只有少量电流从漏极流到背栅。如果 GATE 电压超过阈值电压，则 GATE 电介质下方会出现通道。该沟道就像一层薄薄的 N 型硅，使漏极和源极短路。由电子组成的电流从源极通过沟道流到漏极。一般来说，只有当栅源电压V超过阈值电压Vt时，才会有漏极电流。

在对称 MOSFET 中，源极和漏极的标记有些随意。根据定义，载流子从源极流出并流入漏极。因此，源极和漏极的身份由器件的偏置决定。有时晶体管上的偏置电压不固定，两条引线会互换角色。在这种情况下，电路设计者必须指定一个是漏极，另一个是源极。

源极和漏极是不对称MOSFET，具有不同的掺杂和不同的几何形状。制造不对称晶体管的原因有很多，但最终结果都是相同的。一个引线端子被优化为漏极，另一个引线端子被优化为源极。如果漏极和源极互换，器件将无法正常工作。

晶体管具有N型沟道，因此称为N沟道MOSFET，或NMOS。还存在P沟道MOS（PMOS）管，它是由轻掺杂的N型BACKGATE和P型源极和漏极组成的P-MOSFET。如果该晶体管的栅极相对于背栅正向偏置，则电子被吸引到表面，空穴被表面排斥。硅表面堆积，没有形成沟道。如果 GATE 相对于 BACKGATE 反向偏置，空穴就会被吸引到表面并形成通道。因此，PMOS晶体管的阈值电压为负。由于NMOS的阈值电压为正，PMOS的阈值电压为负，因此工程师通常去掉阈值电压前面的符号。工程师可能会说，“PMOS Vt 从 0.6V 上升到 0.7V”，而实际上 PMOS Vt 从 -0.6V 下降到 -0.7V。