在結(jié)型場效應(yīng)管中，柵極和溝道間的pn結(jié)是反向偏置的，所以輸入電阻很大。但pn結(jié)反偏時總會有一些反向電流存在，這就限制了輸入電阻的進一步提高。如果在柵極與溝道間用一絕緣層隔開，便制成了絕緣柵型場效應(yīng)管，其輸入電阻可提高到。根據(jù)絕緣層所用材料之不同，絕緣柵場效應(yīng)管有多種類型，目前應(yīng)用最廣泛的一種是以二氧化硅（sio2）為絕緣層的金屬一氧化物一半導體（meial-oxide-semiconductor）場效應(yīng)管，簡稱mos場效應(yīng)管（mosfet）。它也有n溝道和p溝道兩類，每類按結(jié)構(gòu)不同又分為增強型和耗盡型。
一、增強型mos管
1．結(jié)構(gòu)與符號
圖z0125是n溝道增強型mos管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號。它是在一塊p型硅襯底上，擴散兩個高濃度摻雜的n+區(qū)，在兩個n+區(qū)之間的硅表面上制作一層很薄的二氧化硅（sio2）絕緣層，然后在sio2和兩個n型區(qū)表面上分別引出三個電極，稱為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號中，箭頭表示漏極電流的實際方向。
2．工作原理
絕緣柵場效應(yīng)管的導電機理是，利用ugs 控制感應(yīng)電荷的多少來改變導電溝道的寬窄，從而控制漏極電流id。若ugs＝0時，源、漏之間不存在導電溝道的為增強型mos管，ugs＝0 時，漏、源之間存在導電溝道的為耗盡型mos管。
圖z0125中襯底為p型半導體，在它的上面是一層sio2薄膜、在sio2薄膜上蓋一層金屬鋁，如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓ugs，則金屬鋁與半導體之間產(chǎn)生一個垂直于半導體表面的電場，在這一電場作用下，p型硅表面的多數(shù)載流子-空穴受到排斥，使硅片表面產(chǎn)生一層缺乏載流子的薄層。同時在電場作用下，p型半導體中的少數(shù)載流子-電子被吸引到半導體的表面，并被空穴所俘獲而形成負離子，組成不可移動的空間電荷層（稱耗盡層又叫受主離子層）。ugs愈大，電場排斥硅表面層中的空穴愈多，則耗盡層愈寬，且ugs愈大，電場愈強；當ugs 增大到某一柵源電壓值vt（叫臨界電壓或開啟電壓）時，則電場在排斥半導體表面層的多數(shù)載流子-空穴形成耗盡層之后，就會吸引少數(shù)載流子-電子，繼而在表面層內(nèi)形成電子的積累，從而使原來為空穴占多數(shù)的p型半導體表面形成了n型薄層。由于與p型襯底的導電類型相反，故稱為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一n型電子層，把原來被pn結(jié)高阻層隔開的源區(qū)和漏區(qū)連接起來，形成導電溝道。
用圖z0126所示電路來分析柵源電壓ugs控制導電溝道寬窄，改變漏極電流id 的關(guān)系：當ugs＝0時，因沒有電場作用，不能形成導電溝道，這時雖然漏源間外接有ed電源，但由于漏源間被p型襯底所隔開，漏源之間存在兩個pn結(jié)，因此只能流過很小的反向電流，id ≈0；當ugs＞0并逐漸增加到vt 時，反型層開始形成，漏源之間被n溝道連成一體。這時在正的漏源電壓uds作用下；n溝道內(nèi)的多子（電子）產(chǎn)生漂移運動，從源極流向漏極，形成漏極電流id。顯然，ugs愈高，電場愈強，表面感應(yīng)出的電子愈多，n型溝道愈寬溝道電阻愈小，id愈大。
3．輸出特性曲線
n溝道增強型mos管輸出特性曲線如圖z0127所示，它是ugs為不同定值時，id 與uds之間關(guān)系的一簇曲線。由圖可見，各條曲線變化規(guī)律基本相同?，F(xiàn)以ugs＝5v一條曲線為例來進行分析。設(shè)ugs ＞vt，導電溝道已形成。當uds= 0時，溝道里沒有電子的定向運動，id=0；當uds＞0且較小時，溝道基本保持原狀，表現(xiàn)出一定電阻，id隨uds線性增大 ；當uds較大時，由于電阻沿溝道遞增，使uds沿溝道的電位從漏端到源端遞降，所以沿溝道的各點上，柵極與溝道間的電位差沿溝道從d至s極遞增，導致垂直于p型硅表面的電場強度從d至s極也遞增，從而形成溝道寬度不均勻，漏端最窄，源端最寬如圖z0126所示。隨著uds的增加，漏端溝道變得更窄，電阻相應(yīng)變大，id上升變慢 ；當uds繼續(xù)增大到uds =ugs - vt時，近漏端的溝道開始消失，漏端一點處被夾斷；如果uds再增加，將出現(xiàn)夾斷區(qū)。這時，uds增加的部分基本上降在夾斷區(qū)上，使夾斷部分的耗盡層變得更厚，而未夾斷的導電溝道不再有多大變化，所以id將維持剛出現(xiàn)夾斷時的數(shù)值，趨于飽和，管子呈現(xiàn)恒流特性。
對于不同的ugs值，溝道深淺也不同，ugs愈大，溝道愈深。在恒流區(qū)，對于相同的uds 值，ugs大的id 也較大，表現(xiàn)為輸出特性曲線上移。
二、耗盡型mos管
n溝道耗盡型mos管和n溝道增強型mos管的結(jié)構(gòu)基本相同。差別在于耗盡型mos管的sio2絕緣層中摻有大量的正離子，故在ugs= 0時，就在兩個n十區(qū)之間的p型表面層中感應(yīng)出大量的電子來，形成一定寬度的導電溝道。這時，只要uds＞0就會產(chǎn)生id。
對于n溝道耗盡型mos管，無論ugs為正或負，都能控制id的大小，并且不出現(xiàn)柵流。這是耗盡型mos管區(qū)別于增強型mos管的主要特點。
對于p溝道場效應(yīng)管，其工作原理，特性曲線和n溝道相類似。僅僅電源極性和電流方向不同而已。