金氧半場(chǎng)效晶體管（MOSFET）憑借其通用性和廣泛用途躋身于最受歡迎的晶體管之列。本指南將詳述這類晶體管MOSFET的工作機(jī)制，并提供關(guān)于使用和選擇恰當(dāng)MOSFET類型的實(shí)用建議。
主要的晶體管類型
晶體管主要有兩種。一種是雙極結(jié)型晶體管（BJT），另一種是場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。MOSFET屬于一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管。BJT通常用于1安培以下電流；MOSFET通常用于較大電流應(yīng)用。
MOSFET有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。耗盡型的工作原理類似于閉合開關(guān)，加正電壓則產(chǎn)生工作電流，加負(fù)電壓以后工作電流停止。而增強(qiáng)型MOSFET是現(xiàn)代應(yīng)用最常用的一種類型。
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什么是MOSFET？
金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（簡(jiǎn)稱MOSFET）是一種數(shù)字和模擬電路中通用的半導(dǎo)體，同時(shí)也是一種有用的功率器件。作為一種原始的緊湊型晶體管，MOSFET適用于廣泛的電氣應(yīng)用。
一直以來，人們普遍認(rèn)為如果沒有MOSFET，21世紀(jì)許多的技術(shù)進(jìn)步都無法實(shí)現(xiàn)。MOSFET用途較BJT更為廣泛，原因在于它所需的負(fù)載電流控制電流很小。增強(qiáng)型MOSFET的電導(dǎo)率可在"常閉"狀態(tài)下增加。通過柵極傳輸?shù)碾妷嚎梢允?常開"狀態(tài)下的電導(dǎo)率降至最低。MOSFET的小型化過程相對(duì)簡(jiǎn)單，可有效縮小，用于緊湊型應(yīng)用。
MOSFET的其他優(yōu)勢(shì)包括：快速切換（特別是關(guān)于數(shù)字信號(hào)）、最小功耗以及高密度電容，這一點(diǎn)使它成為大規(guī)模集成的理想應(yīng)用。
MOSFET是集成電路的核心組件，憑借其小型化可在一個(gè)單芯片中完成設(shè)計(jì)制造。集成電路芯片上的MOSFET為四端元件，分別為源極（S）、柵極（G）、漏極（D）和基極（B）。基極通常與源級(jí)連接，從而使MOSFET發(fā)揮場(chǎng)效應(yīng)晶體管功能。
MOSFET的工作原理和用途
MOSFET有三個(gè)極，分別是源極（S）、柵極（G）和漏極（D）。它們能有效控制源極和漏極觸點(diǎn)之間的電流流動(dòng)，通過柵極加電壓。可通過改變電壓使電通道出現(xiàn)或消失；相應(yīng)地，也能使電氣元件接通或關(guān)閉。使用半導(dǎo)體可使不同類的雜質(zhì)隔離。這意味著攜帶不同信號(hào)的電荷可有效隔絕，形成障壁，阻止電荷的區(qū)域間流動(dòng)。
MOSFET
電流從柵極到源極的傳遞將導(dǎo)致電流從漏極流向源極。當(dāng)沒有電流通過或通過電流較小時(shí)，漏極-源極電阻勢(shì)必會(huì)很大。但應(yīng)當(dāng)明確，微控制器工作電壓為5v或3.3v時(shí)，與微控制器配套的MOSFET可能需要10-15的柵極和源極電勢(shì)差，以使漏極和源極之間電阻達(dá)到最低水平。
MOSFET柵極和源極之間的電容可防止不同狀態(tài)間的迅速切換。內(nèi)部電容上電壓的快速變化需要大電流。它必須在變化（源極）和放電（槽）之間進(jìn)行自動(dòng)切換。柵極所加電壓的改變會(huì)導(dǎo)致漏極和源極間電阻的同時(shí)改變。電壓的高低將與電阻的大小直接相關(guān)。功率MOSFET針對(duì)大功率級(jí)應(yīng)用設(shè)計(jì)。
MOSFET晶體管的不同類型
PMOS邏輯
如前所述，MOSFET的集成實(shí)現(xiàn)了相較于BJT的高電路效率。P通道MOSFET能夠與PMOS邏輯一同實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路和邏輯門。
NMOS邏輯
除了N通道MOSFET應(yīng)用于邏輯門和相關(guān)數(shù)字電路之外，NMOS邏輯和PMOS邏輯類似。一般情況下，N通道MOSFET可能比P通道MOSFET更小型，從而在某些情況下更具吸引力。但NMOS邏輯有持續(xù)功耗，而PMOS邏輯沒有。
CMOS邏輯
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）邏輯是一種集成電路生產(chǎn)技術(shù)。此類電路廣泛應(yīng)用于各種電氣組件，并能發(fā)電。P通道和N通道MOSFET均與互聯(lián)的柵極和漏極聯(lián)用，從而降低功耗，減少余熱產(chǎn)生。
耗盡型MOSFET器件
耗盡型MOSFET器件在MOSFET器件中較不常見。耗盡型MOSFET器件通道電阻小，一般認(rèn)為通道"開啟"。當(dāng)設(shè)定為無功耗狀態(tài)時(shí)，這些開關(guān)將根據(jù)自身設(shè)計(jì)工作。通道電阻呈線性關(guān)系，在信號(hào)幅度范圍內(nèi)失真低。
MISFETs
所有MOSFET均屬于MISFET（金屬絕緣層半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管），但并非所有的MISFET均屬于MOSFET。這類組件內(nèi)的門邏輯絕緣層為MOSFET中所用的二氧化硅，但也可能使用其他材料。門邏輯位于柵極下方，MISFET通道上方。
浮柵MOSFET（FGMOS）
浮柵MOSFET有一個(gè)額外的電絕緣浮柵。它能在直流電中生成一個(gè)浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)在浮柵上方生成一系列輔助柵輸入。在其眾多用途中，F(xiàn)GMOS通常用作浮柵存儲(chǔ)單元。
功率MOSFET
功率MOSFET為垂直結(jié)構(gòu)，而非平面結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)使功率MOSFET能同時(shí)保持高阻塞電壓和高電流。該晶體管的額定電壓與N溝道外延層的摻雜和厚度直接相關(guān)，額定電流由通道寬度決定。組件區(qū)域和這類器件維持的電流大小間也有直接的聯(lián)系。功率MOSFET具有低柵驅(qū)動(dòng)功能、迅速的切換速度和先進(jìn)的并聯(lián)功能。
DMOS
功率MOSFET是雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體，有橫向和縱向兩種。大多數(shù)功率MOSFET利用該技術(shù)構(gòu)造。
MOS電容器
這類電容器結(jié)構(gòu)同MOSFET，且MOS電容器兩側(cè)有雙P-N端。MOS電容器通常用作內(nèi)存芯片存儲(chǔ)電容器并為圖像傳感器技術(shù)中的電荷耦合元件（CCD）提供支持。
TFT
薄膜晶體管（TFT）是一種特殊的MOSFET。其中的不同之處在于薄膜晶體管（TFT）涉及半導(dǎo)體薄膜，以及邏輯層和金屬觸點(diǎn)在支撐基板上的沉積。使用的半導(dǎo)體材料各式各樣，其中硅最常用。它可以做到高透明度，用于生產(chǎn)視頻顯示面板。
雙極MOS晶體管
BiCMOS是一種集BJT和CMOS晶體管于一個(gè)單芯片上的集成電路。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）功能類似于MOSFET和雙極結(jié)型晶體管（BJT）。
MOS傳感器
當(dāng)前已成功研發(fā)出一系列MOS傳感器，可精確測(cè)量物理、化學(xué)、生物和環(huán)境變量。開柵FET（OGFET）、離子敏場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）、氣體傳感器FET、電荷流動(dòng)晶體管（CFT）及酶場(chǎng)效應(yīng)晶體管等都屬于MOS傳感器。電荷耦合元件（CCD）和有源像素傳感器（CMOS傳感器）等常用于數(shù)字成像。
多柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管
雙柵MOSFET有四極管配置，電流大小由兩個(gè)柵極控制。雙柵MOSFET常用于射頻應(yīng)用中的小信號(hào)器件，降低與密勒效應(yīng)相關(guān)的增益耗損。這一點(diǎn)當(dāng)共源共柵配置中的單獨(dú)晶體管更換時(shí)可實(shí)現(xiàn)。
RHBD
這種環(huán)形柵晶體管常用于制作抗輻射加固設(shè)計(jì)（RHBD）器件。MOSFET的柵極通常圍繞著漏極。漏極靠近ELT的中心。如此，MOSFET的源極圍繞柵極。H柵極是另一種類型的MOSFET，確保了最低的輻射泄露。
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