MOSFET即金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Metal - Oxide - Semiconductor Field - Effect Transistor），它是一種電壓控制型半導(dǎo)體器件，在電子電路中應(yīng)用極為廣泛。以下從其結(jié)構(gòu)、工作原理和特性來詳細介紹：

結(jié)構(gòu)

• 基本電極：MOSFET有三個電極，分別是柵極（G）、源極（S）和漏極（D）。柵極通常由金屬（現(xiàn)在也有用多晶硅）制成，與半導(dǎo)體之間有一層絕緣的氧化物（通常是二氧化硅），這是其名稱中“金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體”的由來。

• 類型劃分：根據(jù)導(dǎo)電載流子的類型，MOSFET可分為N溝道和P溝道兩種；根據(jù)工作模式，又可分為增強型和耗盡型。例如，N溝道增強型MOSFET在柵極不加電壓時，源極和漏極之間沒有導(dǎo)電溝道，只有當(dāng)柵極施加足夠大的正向電壓時，才會在半導(dǎo)體表面形成N型反型層，作為導(dǎo)電溝道。

工作原理

• 導(dǎo)通：以N溝道增強型MOSFET為例，當(dāng)在柵極和源極之間施加一個正向電壓VGS（大于開啟電壓VTH）時，電場會吸引P型襯底中的電子，在柵極下方的半導(dǎo)體表面形成N型反型層，這個反型層就成為了連接源極和漏極的導(dǎo)電溝道。隨著VGS的增大，反型層中的電子濃度增加，溝道電阻減小，漏極電流ID增大。

• 截止：當(dāng)VGS小于開啟電壓VTH時，無法形成導(dǎo)電溝道，源極和漏極之間相當(dāng)于斷路，漏極電流ID幾乎為零。

特性

• 高輸入阻抗：由于柵極與半導(dǎo)體之間有絕緣層，MOSFET的輸入阻抗非常高，通?？蛇_1010Ω以上。這使得驅(qū)動電路的設(shè)計相對簡單，驅(qū)動功率小，可以采用低功耗的驅(qū)動芯片。

• 開關(guān)速度快：MOSFET的開關(guān)速度主要取決于柵極電容的充放電時間。由于其柵極電容相對較小，充放電速度快，因此能夠?qū)崿F(xiàn)快速的開關(guān)動作，適用于高頻電路。

• 熱穩(wěn)定性好：MOSFET是多數(shù)載流子器件，不存在少數(shù)載流子存儲效應(yīng)，其溫度特性較好，在高溫環(huán)境下也能穩(wěn)定工作。

無少數(shù)載流子存儲效應(yīng)

無少數(shù)載流子存儲效應(yīng)是MOSFET的一個重要特性，以下從概念、與雙極型器件對比、優(yōu)勢體現(xiàn)等方面來闡述：

概念

少數(shù)載流子是指在半導(dǎo)體中數(shù)量相對較少的載流子，例如在N型半導(dǎo)體中，空穴是少數(shù)載流子；在P型半導(dǎo)體中，電子是少數(shù)載流子。少數(shù)載流子存儲效應(yīng)是指在某些半導(dǎo)體器件（如雙極型晶體管）中，在導(dǎo)通狀態(tài)下，會有大量的少數(shù)載流子注入到器件的特定區(qū)域，當(dāng)器件關(guān)斷時，這些少數(shù)載流子不會立即消失，而是需要一定的時間來復(fù)合或被抽出，從而導(dǎo)致器件的關(guān)斷時間延長。而MOSFET作為單極型器件，只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子注入和存儲的問題，因此具有無少數(shù)載流子存儲效應(yīng)。

與雙極型器件對比

• 雙極型晶體管：以NPN型雙極型晶體管為例，在導(dǎo)通時，發(fā)射結(jié)正偏，大量的電子從發(fā)射極注入到基區(qū)，同時基區(qū)中的空穴也會向發(fā)射極擴散。這些注入到基區(qū)的電子會進一步擴散到集電結(jié)，形成集電極電流。當(dāng)晶體管關(guān)斷時，基區(qū)中存儲的電子需要一定的時間來復(fù)合或被集電極抽出，導(dǎo)致關(guān)斷時間較長。

• MOSFET：如前面所述，MOSFET在導(dǎo)通時，只有多數(shù)載流子（如N溝道MOSFET中的電子）參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子注入和存儲的問題。當(dāng)柵極電壓降低到閾值電壓以下時，導(dǎo)電溝道立即消失，載流子流動停止，關(guān)斷速度非?？?。

優(yōu)勢體現(xiàn)

• 快速開關(guān)：無少數(shù)載流子存儲效應(yīng)使得MOSFET能夠?qū)崿F(xiàn)快速的開關(guān)動作，適用于高頻開關(guān)電路，如開關(guān)電源、高頻逆變器等。在這些應(yīng)用中，快速的開關(guān)速度可以提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。

• 低開關(guān)損耗：由于關(guān)斷時間短，MOSFET在開關(guān)過程中產(chǎn)生的能量損耗較小，有助于提高系統(tǒng)的整體效率，減少發(fā)熱，降低散熱要求。