MOSFET即金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（Metal - Oxide - Semiconductor Field - Effect Transistor），它是一种电压控制型半导体器件，在电子电路中应用极为广泛。以下从其结构、工作原理和特性来详细介绍：

结构

• 基本电极：MOSFET有三个电极，分别是栅极（G）、源极（S）和漏极（D）。栅极通常由金属（现在也有用多晶硅）制成，与半导体之间有一层绝缘的氧化物（通常是二氧化硅），这是其名称中“金属 - 氧化物 - 半导体”的由来。

• 类型划分：根据导电载流子的类型，MOSFET可分为N沟道和P沟道两种；根据工作模式，又可分为增强型和耗尽型。例如，N沟道增强型MOSFET在栅极不加电压时，源极和漏极之间没有导电沟道，只有当栅极施加足够大的正向电压时，才会在半导体表面形成N型反型层，作为导电沟道。

工作原理

• 导通：以N沟道增强型MOSFET为例，当在栅极和源极之间施加一个正向电压VGS（大于开启电压VTH）时，电场会吸引P型衬底中的电子，在栅极下方的半导体表面形成N型反型层，这个反型层就成为了连接源极和漏极的导电沟道。随着VGS的增大，反型层中的电子浓度增加，沟道电阻减小，漏极电流ID增大。

• 截止：当VGS小于开启电压VTH时，无法形成导电沟道，源极和漏极之间相当于断路，漏极电流ID几乎为零。

特性

• 高输入阻抗：由于栅极与半导体之间有绝缘层，MOSFET的输入阻抗非常高，通常可达1010Ω以上。这使得驱动电路的设计相对简单，驱动功率小，可以采用低功耗的驱动芯片。

• 开关速度快：MOSFET的开关速度主要取决于栅极电容的充放电时间。由于其栅极电容相对较小，充放电速度快，因此能够实现快速的开关动作，适用于高频电路。

• 热稳定性好：MOSFET是多数载流子器件，不存在少数载流子存储效应，其温度特性较好，在高温环境下也能稳定工作。

无少数载流子存储效应

无少数载流子存储效应是MOSFET的一个重要特性，以下从概念、与双极型器件对比、优势体现等方面来阐述：

概念

少数载流子是指在半导体中数量相对较少的载流子，例如在N型半导体中，空穴是少数载流子；在P型半导体中，电子是少数载流子。少数载流子存储效应是指在某些半导体器件（如双极型晶体管）中，在导通状态下，会有大量的少数载流子注入到器件的特定区域，当器件关断时，这些少数载流子不会立即消失，而是需要一定的时间来复合或被抽出，从而导致器件的关断时间延长。而MOSFET作为单极型器件，只有一种载流子（多数载流子）参与导电，不存在少数载流子注入和存储的问题，因此具有无少数载流子存储效应。

与双极型器件对比

• 双极型晶体管：以NPN型双极型晶体管为例，在导通时，发射结正偏，大量的电子从发射极注入到基区，同时基区中的空穴也会向发射极扩散。这些注入到基区的电子会进一步扩散到集电结，形成集电极电流。当晶体管关断时，基区中存储的电子需要一定的时间来复合或被集电极抽出，导致关断时间较长。

• MOSFET：如前面所述，MOSFET在导通时，只有多数载流子（如N沟道MOSFET中的电子）参与导电，不存在少数载流子注入和存储的问题。当栅极电压降低到阈值电压以下时，导电沟道立即消失，载流子流动停止，关断速度非常快。

优势体现

• 快速开关：无少数载流子存储效应使得MOSFET能够实现快速的开关动作，适用于高频开关电路，如开关电源、高频逆变器等。在这些应用中，快速的开关速度可以提高系统的效率和响应速度。

• 低开关损耗：由于关断时间短，MOSFET在开关过程中产生的能量损耗较小，有助于提高系统的整体效率，减少发热，降低散热要求。