绝缘栅场效应晶体管 (MOSFET) — 设计、操作与功率变体
绝缘栅场效应晶体管 (IGFET)，通称 金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (MOSFET)，是场效应晶体管家族主要变体。当代电子学中，MOSFET 统治数字集成电路，单芯片常含数亿个器件。尺寸常低于微米，按摩尔定律约每 18 个月缩减。虽离散双极结型晶体管 (BJT) 在独立封装更常见，大面积 MOSFET 可在低压下开关近 100 A，专用器件能耐 1 kV 低电流。这些晶体管占硅面积可观比例，凸显其在功率受限系统中重要性。
MOSFET 工作原理
MOSFET 共享常规 FET 源极、栅极、漏极端子，但栅极被薄氧化层与硅隔离。栅极结构似 金属-氧化物-半导体 (MOS) 电容——充电时，栅极诱导反型层在源漏间导通。对 n 沟道器件，正栅偏吸引电子进入 p 型衬底，形成反型 n 型通道桥接重掺源漏。结果为单极器件，单一载流子类型——此处电子——提供导电。
N 沟道 MOS 电容：(a) 无电荷，(b) 充电。
N 沟道 MOSFET (增强型)：(a) 0 V 栅偏置，(b) 正栅偏置。正栅偏充电电容，诱导反型区连接源漏，施加漏源电压时允许大电流流过。实际电路中负载串联于漏极电源。
E-MOSFET (增强模式)
上述配置为增强模式 MOSFET，最普及类型。器件常关；栅电压超阈值通过增强反型通道导通。与 BJT 不同，MOSFET 栅极不消耗稳态电流，仅需短暂浪涌充电其电容。
离散 MOSFET 横截面
典型 n 沟道离散 MOSFET 横截面如下。源漏处重 N 型掺杂 (N+) 降低串联电阻，通道区轻掺 (N−) 抑制漏电。P 型栅区可被正偏反型，建立源到漏低阻路径。许多大功率器件采用蛇形布局增大有效通道面积与电流容量。
N 沟道 MOSFET (增强型)：(a) 横截面，(b) 原理图符号。
V-MOS (V 型 MOSFET)
V-MOS 器件采用 V 形栅极扩大源漏通道面积，降低导通电阻，实现更高功率处理。U 型变体 (UMOS) 在保持性能同时改善制造工艺。
关键要点
- MOSFET 单载流子导电，属单极器件，区别于双载流子 BJT。
- 栅极电压控制源漏电流；栅极近零直流电流。
- 初始栅极充电需短暂浪涌，漏电可忽略。
相关工作表
- 常规晶体管概览与特种晶体管工作表
工业技术