除了有电流放大作用的晶体三极管，还有另一种晶体管，叫做场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance，定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道，标识见下图。 下图是典型平面N沟道增强型NMOSFET的剖面图。它用一块P型硅半导体材料作衬底，在其面上扩散了两个N型区，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiO2）绝缘层，最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极）、S（源极）及D（漏极），如图所示。 从图中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起，这样，相当于D与S之间有一个PN结。 要使增强型N沟道MOSFET工作，要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。如下图所示。 以NMOS举例，MOS管具体工作原理如下： 若先不接VGS（即VGS=0），在D与S极之间加一正电压VDS，漏极D与衬底之间的PN结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在栅极G与源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质。 当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子（空穴）的极性相反，所以称为“反型层”，这反型层有可能将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。 当VGS电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流ID。 当VGS增加到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道，这个临界电压称为开启电压（或称阈值电压、门限电压），用符号VT表示（一般规定在ID=10uA时的VGS作为VT）。 当VGS继续增大，负电荷增加，导电沟道扩大，电阻降低，ID也随之增加，并且呈较好线性关系，如下图所示。此曲线称为转换特性。因此在一定范围内可以认为，改变VGS来控制漏源之间的电阻，达到控制ID的作用。 简言之，MOS也起到类似上节晶体三极管的开关作用。 当VGS小于MOS的门限电压时，MOS管不导通，漏极和源极间（D-S间）关断； 当VGS大于MOS的门限电压时，MOS管导通，漏极和源极间（D-S间）直连，电压几乎相同。 那么，MOS与晶体三极管的开关功能有什么不同和优势呢？ 场效应晶体管是电压控制元件，而双极结型晶体管是电流控制元件。在只允许取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用双极晶体管。 有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比双极晶体管好。 场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而双极结型晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。因此被称之为双极型器件。 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 MOSFET在1960年由贝尔实验室（BellLab.）的D. Kahng和 Martin Atalla首次实作成功，这种元件的操作原理和1947年萧克莱（William Shockley）等人发明的双载流子结型晶体管（BipolarJunction Transistor,BJT）截然不同，且因为制造成本低廉与使用面积较小、高整合度的优势，在大型集成电路（Large-Scale Integrated Circuits,LSI）或是超大型集成电路（VeryLarge-Scale Integrated Circuits,VLSI）的领域里，重要性远超过BJT。 在计算机/嵌入式设计中，比较常用的是MOS管的导通和关断功能。下图就是一个典型的使用MOS管导通/关断实现一定设计功能的电路。 这个电路是计算机系统中经常看到的主板电源开关控制电路。右边的器件J4G1是24脚的电源连接器。计算机系统里的电源的直流输出线就是插到主板上的这个连接器里。该连接器的第16脚信号名叫PS_ON#，是电源开关机的输入控制信号。当该信号为高时，电源关电；当该信号为低时，电源开电。如果没有外界的控制，该信号通过电阻R4H8上拉到5V，为高，系统处于关电状态。下面分析一下该电路工作原理： 当系统的开机按钮被按下时，主板的南桥芯片接受到开机按钮的信号后，就驱动一个叫S3#的信号为高，也就是电阻R4H3左边的那个信号。这样MOS管的门极（引脚1）也就是高，一般为3.3V。而源极（引脚2）的电压在CPU装上后直接连到地，为0V。故而该MOS管门极与源极的电压差为3.3V，MOS管导通，其漏极（引脚3）与源极电压相同，也为0V。MOS管漏极又与电源连接器第16脚PS_ON#相连，所以PS_ON#信号为低，电源开电。 当系统的要关电时，主板的南桥芯片就驱动S3#的信号为低。这样MOS管的门极（引脚1）也就是低，一般为0V。而源极（引脚2）的电压在CPU装上后直接连到地，为0V。故而该MOS管门极与源极的电压差为0V，MOS管关断。MOS管漏极与电源连接器第16脚PS_ON#相连，通过R4H8上拉到5V，所以PS_ON#信号为高，电源关电。 MOS管开关原理及应用就是这样的。当然利用该工作原理可以设计很多不同功能的电路，包括多种多样的逻辑门电路以及集成电路芯片
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