場效應晶體管（field-effect transistor ,fet）是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件。由于它僅靠半導體中的多數(shù)載流子導電，又稱單極型晶體管。場效應管按結(jié)構(gòu)，可分為結(jié)型和絕緣柵型兩大類。絕緣柵型場效應晶體管的柵極與源極、柵極與漏極之間均采用sio2絕緣層隔離，故有絕緣柵型之稱?；蛘甙雌浣饘?氧化物-半導體的材料構(gòu)成，可稱其為mos管。
絕緣柵型場效應晶體管有n溝道和p溝道兩類，每一類又分為增強型和耗盡型兩種。n溝道絕緣柵型場效應晶體管的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
(a)耗盡型
(b)增強型
圖1 n溝道絕緣柵型場效應晶體管的結(jié)構(gòu)
n溝道絕緣柵型場效應晶體管的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在一塊摻雜濃度低的p型半導體上，擴散兩個高摻雜的n+型半導體區(qū)，并引出兩個電極，分別稱為源極s和漏極d。在兩個n+區(qū)間的p型半導體氧化一層極薄的sio2絕緣層，在sio2絕緣層上制作一層金屬鉛，引出電極，作為柵極g。
如圖1(a)所示，在制造n溝道m(xù)os管時，如果在二氧化硅絕緣層中摻入大量正離子，就會在兩個n+型區(qū)之間的p型襯底表面形成足夠的電場，p型襯底中的空穴被排斥到遠端，襯底中的電子被吸引到表面，形成一個n型薄層，將兩個n+型區(qū)即漏極和源極溝通。這個n+型薄層稱為n型導電溝道，又因為是在p型襯底中形成的而稱為反型層。這種mos管在制造時導電溝道已經(jīng)形成，稱為耗盡型mos管。
如圖1(b)所示，如果導電溝道不是預先在制造時形成的，而是利用外加柵極-源極電壓形成電場產(chǎn)生的，則此類稱為增強型mos管。當ugs>0時，g和s像一個平板電容器的兩個極板，sio2和p型襯底好像電容中的介質(zhì)，g-s間加正向電壓后，其間便形成一個電場，在此電場的作用下，p型襯底中的空穴被排斥到遠端，襯底中的電子被吸引到表面，形成一個n型導電溝道，當ugs增大時，感生負電荷q負增多；當ugs增大到某一數(shù)值比如(ugs=uth)時，q負足夠多，恰好將兩個n+區(qū)連接連通，這時只要uds≠0，d-s間就會導通，即id=0。如果ugs繼續(xù)增大，id隨之增大；相反，如果ugs減小，id隨之減小。如果在d引線上串入一個電阻rd，則id就會在rd上產(chǎn)生壓降，并隨著ugs的變化而變化。顯然，這是一個受電壓控制的晶體管。
p溝道m(xù)os管是因在n型襯底中生成p型反型層而得名。其結(jié)構(gòu)和工作原理與n溝道m(xù)os管似。只是使用的柵-源和漏-源電壓極性與n溝道m(xù)os管相反。各種場效應管的圖形符號如圖2所示。
(a) n溝道耗盡型
(b)n溝道增強型
(c)p溝道耗盡型
(d)p溝道增強型
圖2 mos管的圖形符號
由于mos管工作時只有一種極性的載流子(n溝道是電子，p溝道是空穴)參與導電，故亦稱為單極型晶體管。與雙極型晶體管的共發(fā)射極接法類似，mos管采用共源接法，如圖3所示。
圖3 共源極接法電路
當ugs上升時，感生負電荷q負增多；當ugs增到某個值比如ugs=uth時，q負足夠多，恰好將兩n+區(qū)連通，這時只要uds≠0，d-s間就會導通，即id≠0。如果ugs增大，id也就越大。如果在d引線上串一個電阻rd，則id就會在rd上產(chǎn)生壓降，并隨著ugs的變化而變化。所以場效應晶體管是電壓控制的電流源器件。
mosfet與bjt都是半導體晶體管，mosfet的源極、漏極、柵極分別相當于bjt的發(fā)射極、集電極、基極。bjt的集電極電流ic受基極電流ib的控制，是一種電流控制器件；而mosfet的漏極電流id受柵-源電壓ugs的控制，是一種電壓控制元件。但與bjt相比，mosfet具有輸入電阻大、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、耗電少等優(yōu)點。這些優(yōu)點使之從20世紀末60年代一誕生就廣泛應用于各種電子電路中。另外，mosfet的制造工藝比較簡單，占用芯片面積小，特別適用于制造大規(guī)模集成電路。
與bjt類似，mosfet不僅可以通過ugs控制id實現(xiàn)對信號的放大作用，而且也可以作為開關元件，通過ugs控制其導通或判斷，廣泛用于開關電路和脈沖數(shù)字電路中。