MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类
绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用sio2绝缘层隔离，因此而得名。又因栅极为金属铝，故又称为mos管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多，可达1010ω以上，还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单，而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。
与结型场效应管相同，mos管工作原理动画示意图也有n沟道和p沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此mos管的四种类型为：n沟道增强型管、n沟道耗尽型管、p沟道增强型管、p沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压ugs为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅极-源极电压ugs为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。
根据导电方式的不同，mosfet又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当vgs=0时管子是呈截止状态，加上正确的vgs后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。
n沟道增强型mosfet基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在p型半导体上生成一层sio2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的n型区，从n型区引出电极，一个是漏极d，一个是源极s。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极g。
当vgs=0v时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压不会在d、s间形成电流。
当栅极加有电压时，若0vgs(th)后才会出现漏极电流，所以,这种mos管称为增强型mos管。
vgs对漏极电流的控制关系可用id=f(vgs(th))|vds=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，mos管工作原理动画见图1。
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm的量纲为ma/v，所以gm也称为跨导。跨导。
图1. 转移特性曲线
mos管工作原理动画2—54(a)为n沟道增强型mos管工作原理动画图，其电路符号如图2—54(b)所示。它是用一块掺杂浓度较低的p型硅片作为衬底，利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的n型区(用n+表示)，并在此n型区上引出两个欧姆接触电极，分别称为源极(用s表示)和漏极(用d表示)。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅(sio2)绝缘层，在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极(用g表示)。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极(用b表示)。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的，所以称它为绝缘栅型场效应管。mos管工作原理动画图2—54(a)中的l为沟道长度，w为沟道宽度。
图2—54
图2—54所示的mosfet，当栅极g和源极s之间不加任何电压，即ugs=0时,由于漏极和源极两个n+型区之间隔有p型衬底，相当于两个背靠背连接的pn结，它们之间的电阻高达1012w的数量级，也就是说d、s之间不具备导电的沟道，所以无论漏、源极之间加何种极性的电压，都不会产生漏极电流id。
当将衬底b与源极s短接，在栅极g和源极s之间加正电压，即ugs﹥0时,mos管工作原理动画图2—55(a)所示，则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下，p衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动，电子受电场的吸引向衬底表面运动，与衬底表面的空穴复合，形成了一层耗尽层。如果进一步提高ugs电压，使ugs达到某一电压ut时，p衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽，而自由电子大量地被吸引到表面层，由量变到质变，使表面层变成了自由电子为多子的n型层，称为“反型层”，mos管工作原理动画图2—55(b)所示。反型层将漏极d和源极s两个n+型区相连通，构成了漏、源极之间的n型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的ugs值称为阈值电压或开启电压，用ut表示。显然，只有ugs﹥ut时才有沟道，而且ugs越大，沟道越厚，沟道的导通电阻越小，导电能力越强。这就是为什么把它称为增强型的缘故。
在ugs﹥ut的条件下，如果在漏极d和源极s之间加上正电压uds，导电沟道就会有电流流通。漏极电流由漏区流向源区，因为沟道有一定的电阻，所以沿着沟道产生电压降，使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐渐减小，靠近漏区一端的电压ugd最小，其值为ugd=ugs-uds,相应的沟道最薄;靠近源区一端的电压最大，等于ugs,相应的沟道最厚。这样就使得沟道厚度不再是均匀的，整个沟道呈倾斜状。随着uds的增大，靠近漏区一端的沟道越来越薄。
当uds增大到某一临界值，使ugd≤ut时，漏端的沟道消失，只剩下耗尽层，把这种情况称为沟道“预夹断”，mos管工作原理动画图2—56(a)所示。继续增大uds(即uds>ugs-ut)，夹断点向源极方向移动，mos管工作原理动画图2—56(b)所示。尽管夹断点在移动，但沟道区(源极s到夹断点)的电压降保持不变，仍等于ugs-ut。因此,uds多余部分电压[uds-(ugs-ut)]全部降到夹断区上，在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区，当电子到达夹断区边缘时，受夹断区强电场的作用，会很快的漂移到漏极。
耗尽型。耗尽型是指，当vgs=0时即形成沟道，加上正确的vgs时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。
耗尽型mos场效应管，是在制造过程中，预先在sio2绝缘层中掺入大量的正离子，因此，在ugs=0时，这些正离子产生的电场也能在p型衬底中“感应”出足够的电子，形成n型导电沟道。
当uds>0时，将产生较大的漏极电流id。如果使ugs0时，将使id进一步增加。vgs<0时，随着vgs的减小漏极电流逐渐减小，直至id=0。对应id=0的vgs称为夹断电压，用符号vgs(off)表示，有时也用vp表示。n沟道耗尽型mosfet的转移特性曲线如图1.(b)所示。
图1. n沟道耗尽型mosfet的结构和转移特性曲线
由于耗尽型mosfet在ugs=0时，漏源之间的沟道已经存在，所以只要加上uds,就有id流通。如果增加正向栅压ugs，栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子，沟道变厚，沟道的电导增大。
如果在栅极加负电压(即ugs<0=，就会在相对应的衬底表面感应出正电荷，这些正电荷抵消n沟道中的电子，从而在衬底表面产生一个耗尽层，使沟道变窄，沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压up时，耗尽区扩展到整个沟道，沟道完全被夹断(耗尽)，这时即使uds仍存在，也不会产生漏极电流，即id=0。up称为夹断电压或阈值电压，其值通常在–1v–10v之间n沟道耗尽型mosfet的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图2—60(a)、(b)所示。
在可变电阻区内，id与uds、ugs的关系仍为
在恒流区，id与ugs的关系仍满足式(2—81)，即
若考虑uds的影响，id可近似为
对耗尽型场效应管来说，式(2—84)也可表示为
式中，idss称为ugs=0时的饱和漏电流，其值为
p沟道mosfet的工作原理与n沟道mosfet完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有npn型和pnp型一样。
◆◆主要参数◆◆
(1) 直流参数
指耗尽型mos夹断电压ugs=ugs(off) 、增强型mos管开启电压ugs(th)、耗尽型场效应三极管的饱和漏极电流idss(ugs=0时所对应的漏极电流)、输入电阻rgs.
(2) 低频跨导gm
gm可以在转移特性曲线上求取，单位是ms(毫西门子)。
(3) 最大漏极电流idm
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根据导电方式的不同，mosfet又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当vgs=0时管子是呈截止状态，加上正确的vgs后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。
n沟道增强型mosfet基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在p型半导体上生成一层sio2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的n型区，从n型区引出电极，一个是漏极d，一个是源极s。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极g。
当vgs=0v时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压不会在d、s间形成电流。
当栅极加有电压时，若0
vgs对漏极电流的控制关系可用id=f(vgs(th))|vds=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，mos管工作原理动画见图1。
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mos管工作原理动画2—54(a)为n沟道增强型mos管工作原理动画图，其电路符号如图2—54(b)所示。它是用一块掺杂浓度较低的p型硅片作为衬底，利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的n型区(用n+表示)，并在此n型区上引出两个欧姆接触电极，分别称为源极(用s表示)和漏极(用d表示)。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅(sio2)绝缘层，在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极(用g表示)。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极(用b表示)。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的，所以称它为绝缘栅型场效应管。mos管工作原理动画图2—54(a)中的l为沟道长度，w为沟道宽度。
图2—54
图2—54所示的mosfet，当栅极g和源极s之间不加任何电压，即ugs=0时,由于漏极和源极两个n+型区之间隔有p型衬底，相当于两个背靠背连接的pn结，它们之间的电阻高达1012w的数量级，也就是说d、s之间不具备导电的沟道，所以无论漏、源极之间加何种极性的电压，都不会产生漏极电流id。
当将衬底b与源极s短接，在栅极g和源极s之间加正电压，即ugs﹥0时,mos管工作原理动画图2—55(a)所示，则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下，p衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动，电子受电场的吸引向衬底表面运动，与衬底表面的空穴复合，形成了一层耗尽层。如果进一步提高ugs电压，使ugs达到某一电压ut时，p衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽，而自由电子大量地被吸引到表面层，由量变到质变，使表面层变成了自由电子为多子的n型层，称为“反型层”，mos管工作原理动画图2—55(b)所示。反型层将漏极d和源极s两个n+型区相连通，构成了漏、源极之间的n型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的ugs值称为阈值电压或开启电压，用ut表示。显然，只有ugs﹥ut时才有沟道，而且ugs越大，沟道越厚，沟道的导通电阻越小，导电能力越强。这就是为什么把它称为增强型的缘故。
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当uds增大到某一临界值，使ugd≤ut时，漏端的沟道消失，只剩下耗尽层，把这种情况称为沟道“预夹断”，mos管工作原理动画图2—56(a)所示。继续增大uds(即uds>ugs-ut)，夹断点向源极方向移动，mos管工作原理动画图2—56(b)所示。尽管夹断点在移动，但沟道区(源极s到夹断点)的电压降保持不变，仍等于ugs-ut。因此,uds多余部分电压[uds-(ugs-ut)]全部降到夹断区上，在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区，当电子到达夹断区边缘时，受夹断区强电场的作用，会很快的漂移到漏极。
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图1. n沟道耗尽型mosfet的结构和转移特性曲线
由于耗尽型mosfet在ugs=0时，漏源之间的沟道已经存在，所以只要加上uds,就有id流通。如果增加正向栅压ugs，栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子，沟道变厚，沟道的电导增大。
如果在栅极加负电压(即ugs<0=，就会在相对应的衬底表面感应出正电荷，这些正电荷抵消n沟道中的电子，从而在衬底表面产生一个耗尽层，使沟道变窄，沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压up时，耗尽区扩展到整个沟道，沟道完全被夹断(耗尽)，这时即使uds仍存在，也不会产生漏极电流，即id=0。up称为夹断电压或阈值电压，其值通常在–1v–10v之间n沟道耗尽型mosfet的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图2—60(a)、(b)所示。
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