MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管的核心原理
MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）即金属氧化物半导体场效应晶体管，是现代电子器件中最为关键的半导体元件之一。其核心工作原理基于栅极电压对沟道导电性的控制。当在栅极施加电压时，会在绝缘层（通常是二氧化硅）下方形成电场，从而吸引载流子（电子或空穴）在源极和漏极之间形成导电沟道。
1. MOSFET的基本结构
- 栅极（Gate）：通过金属或掺杂多晶硅构成，用于施加控制电压。
- 氧化物绝缘层（Oxide Layer）：通常为SiO₂，起到隔离栅极与沟道的作用，防止直流电流通过。
- 源极（Source）与漏极（Drain）：分别连接到半导体衬底的两端，是电流流入和流出的通道。
- 衬底（Substrate）：一般为P型或N型硅材料，决定MOSFET的类型（PMOS或NMOS）。
2. MOSFET的工作模式
根据栅极电压与阈值电压的关系，MOSFET可分为三种主要工作状态：
- 截止区（Cut-off Region）：栅极电压低于阈值电压，沟道未形成，无电流通过。
- 线性区（Triode Region）：栅极电压高于阈值，且漏极电压较低，沟道呈导通状态，电流随电压变化。
- 饱和区（Saturation Region）：栅极电压高，漏极电压较高，电流趋于稳定，常用于放大和开关功能。
MOSFET在现代电子系统中的应用
由于其高输入阻抗、低功耗、快速开关速度等优点，MOSFET广泛应用于：
- 数字集成电路（如CPU、GPU）中的逻辑门电路。
- 电源管理模块（如DC-DC转换器、LDO稳压器）。
- 电机驱动与功率放大器。
- 无线通信设备中的射频开关与放大器。
