اصل کاری ترانزیستور اثر میدانی-

به طور خلاصه، اصل کار یک ترانزیستور اثر میدانی (FET) این است که "شناسه جریانی که بین تخلیه و منبع از طریق کانال جریان می‌یابد توسط ولتاژ دروازه بایاس معکوس- که توسط اتصال pn بین گیت و کانال ایجاد می‌شود، کنترل می‌شود." به طور دقیق تر، عرض مسیر جریان ID، یعنی سطح مقطع کانال، با تغییر در گسترش لایه تخلیه ناشی از تغییر در بایاس معکوس اتصال pn کنترل می شود. در ناحیه غیر اشباع که در آن VGS=0 است، گسترش لایه انتقال خیلی زیاد نیست. با توجه به میدان الکتریکی VDS اعمال شده بین درین و منبع، برخی از الکترون ها در ناحیه منبع توسط درین کشیده می شوند، به عنوان مثال، شناسه جریان از درن به منبع جریان می یابد. لایه انتقالی که از گیت به درن امتداد می یابد، بخشی از کانال را مسدود می کند و باعث اشباع ID می شود. به این حالت، -خاموش کردن می گویند. این بدان معنی است که لایه انتقال بخشی از کانال را مسدود می کند، اما جریان قطع نمی شود.

در لایه انتقال، به دلیل اینکه حرکت آزاد الکترون ها و حفره ها وجود ندارد، در شرایط ایده آل تقریباً خاصیت عایق دارد و جریان معمولاً بسیار کند جریان دارد. با این حال، در این نقطه، میدان الکتریکی بین تخلیه و منبع در واقع نزدیک به پایین درین و دروازه است که در آن دو لایه انتقالی در تماس هستند. الکترون‌های با سرعت بالا که توسط میدان الکتریکی رانش کشیده می‌شوند از لایه انتقال عبور می‌کنند. از آنجایی که قدرت میدان الکتریکی رانش تقریباً ثابت می ماند، اشباع ID رخ می دهد. ثانیاً، VGS در جهت منفی تغییر می‌کند، و VGS=VGS(خاموش) می‌شود، در این مرحله لایه انتقال تقریباً کل منطقه را پوشش می‌دهد. علاوه بر این، بیشتر میدان الکتریکی VDS به لایه انتقال اعمال می‌شود و الکترون‌ها را به سمت رانش می‌کشد و تنها بخش بسیار کوتاهی را در نزدیکی منبع باقی می‌گذارد و از جریان جریان بیشتر جلوگیری می‌کند.

میدان MOS{0}}اثر مدار سوئیچ قدرت ترانزیستور
ترانزیستورهای اثر میدانی MOS به‌عنوان ترانزیستورهای اثر میدانی فلزی-اکسید-نیمه‌رسانا- (MOSFET) نیز شناخته می‌شوند. آنها به طور کلی در دو نوع هستند: حالت-تخلیه و بهبود-. ماسفت‌های حالت بهبودیافته را می‌توان به انواع NPN و PNP تقسیم کرد. نوع NPN معمولاً N{10}}کانال و نوع PNP نیز کانال P نامیده می‌شود. برای ترانزیستور اثر N{13}}فیلد کانال- (FET)، منبع و تخلیه به یک نیمه هادی نوع N{15}}و به طور مشابه برای یک کانال P{16}FET، منبع و تخلیه به یک نیمه هادی نوع P{17} متصل می شوند. جریان خروجی یک FET توسط ولتاژ ورودی (یا میدان الکتریکی) کنترل می‌شود و می‌تواند حداقل یا وجود نداشته باشد. این منجر به امپدانس ورودی بالا می‌شود، به همین دلیل است که به آن ترانزیستور اثر میدانی (FET) می‌گویند.

هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو به یک دیود اعمال می شود (P{0}}ترمینال به مثبت، N-ترمینال به منفی)، دیود هدایت می شود، و جریان از طریق اتصال PN آن جریان می یابد. این به این دلیل است که وقتی یک ولتاژ مثبت به نیمه‌رسانای نوع P- اعمال می‌شود، الکترون‌های منفی در نیمه‌رسانای نوع N{4}}به سمت نیمه‌رسانای ولتاژ مثبت P-نوع جذب می‌شوند، در حالی که الکترون‌های مثبت در نیمه‌رسانای نوع P-نوع رسانا به سمت نیمه‌رسانای نوع N حرکت می‌کنند. به طور مشابه، هنگامی که یک ولتاژ معکوس به دیود اعمال می شود (ترمینال P{9} متصل به ترمینال منفی و ترمینال N{10}}به ترمینال مثبت)، یک ولتاژ منفی به نیمه هادی نوع P{11} اعمال می شود. الکترون های مثبت در نیمه هادی نوع P{13}}، در حالی که الکترون های منفی در نیمه هادی نوع N{14}} متمرکز می شوند. از آنجایی که الکترون ها حرکت نمی کنند، جریانی از محل اتصال PN عبور نمی کند و دیود قطع می شود. هنگامی که ولتاژی در گیت وجود ندارد، همانطور که قبلاً تحلیل شد، هیچ جریانی بین منبع و تخلیه جریان ندارد و ماسفت در حالت خاموش است (شکل 7a). هنگامی که یک ولتاژ مثبت به دروازه یک ماسفت MOS کانال N اعمال می شود، به دلیل میدان الکتریکی، الکترون های منفی از منبع و تخلیه نیمه هادی نوع N{19}}به دروازه جذب می شوند. با این حال، به دلیل انسداد لایه اکسید، الکترون‌ها در نیمه‌رسانای نوع P بین دو کانال N- تجمع می‌کنند (شکل 7b را ببینید)، بنابراین یک جریان تشکیل می‌دهند و منبع و تخلیه را رسانا می‌کنند. می توان تصور کرد که دو نیمه هادی نوع N توسط یک کانال به هم متصل شده اند و ایجاد ولتاژ دروازه معادل ساختن یک پل بین آنهاست. اندازه این پل توسط ولتاژ دروازه تعیین می شود.

C{0}}میدان MOS-ترانزیستور اثر (بهبود-حالت فیلد MOS{3}}ترانزیستور اثر)

این مدار ترکیبی از یک ترانزیستور اثر بهبود-حالت P-کانال MOS کانال-ترانزیستور اثر (EMT) و یک{3}}حالت N{4}}فیلد MOS کانال بهبود{5}}ترانزیستور اثر (N-فیلد MOS کانال-ترانزیستور اثر) است. وقتی ورودی کم است، ترانزیستور جلوه -فیلد MOS کانال P روشن می‌شود و خروجی آن به ترمینال مثبت منبع تغذیه متصل می‌شود. وقتی ورودی زیاد است، ترانزیستور جلوه -فیلد MOS کانال N روشن می‌شود و خروجی آن به زمین متصل می‌شود. در این مدار، ترانزیستورهای اثر -کانال P و میدان N{16}}کانال MOS{17}} همیشه در حالت‌های مخالف عمل می‌کنند و فازهای ورودی و خروجی آنها معکوس است. این عملیات امکان خروجی جریان بیشتری را فراهم می کند. به طور همزمان، به دلیل جریان نشتی، ترانزیستور اثر میدان MOS قبل از رسیدن ولتاژ گیت به 0 ولت خاموش می شود، معمولاً زمانی که ولتاژ گیت کمتر از 1 تا 2 ولت باشد. ولتاژ خاموش{25}بسته به ترانزیستور اثر میدان MOS کمی متفاوت است. این طراحی از اتصال کوتاه ناشی از هدایت همزمان هر دو ترانزیستور جلوگیری می کند.