金屬氧化物半導體場效電晶體

金屬氧化物半導體場效電晶體 （ 簡稱 ： 金氧半場效電晶體 ； ， 縮寫 ： ） ， 是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效電晶體 。 金屬氧化物半導體場效電晶體依照其通道極性的不同 ， 可分爲電子佔多數的N通道型與空穴佔多數的P通道型 ， 通常被稱爲N型金氧半場效電晶體 （ NMOSFET ） 與P型金氧半場效電晶體 （ PMOSFET ） 。 以金氧半場效電晶體 （ MOSFET ） 的命名來看 ， 事實上會讓人得到錯誤的印象 。 因爲MOSFET跟英文單字 「 metal （ 金屬 ） 」 的第一個字母M ， 在當下大部分同類的元件裏是不存在的 。 早期金氧半場效電晶體閘極使用金屬作爲材料 ， 但由於多晶矽在製造工藝中更耐高溫等特點 ， 許多金氧半場效電晶體閘極採用後者而非前者金屬 。 然而 ， 隨著半導體特徵尺寸的不斷縮小 ， 金屬作爲閘極材料最近又再次得到了研究人員的注意 。 金氧半場效電晶體在概念上屬於絕緣閘極場效電晶體 （ Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET ） 。 而絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣層 ， 有可能是其他物質 ， 而非金氧半場效電晶體使用的氧化層 。 有些人在提到擁有多晶矽閘極的場效電晶體元件時比較喜歡用IGFET ， 但是這些IGFET多半指的是金氧半場效電晶體 。 金氧半場效電晶體裏的氧化層位於其通道上方 ， 依照其操作電壓的不同 ， 這層氧化物的厚度僅有數十至數百埃 （ Å ） 不等 ， 通常材料是二氧化硅 （ SiO2 ） ， 不過有些新的進階製程已經可以使用如 （ silicon oxynitride, SiON ） 做爲氧化層之用 。 今日半導體元件的材料通常以矽爲首選 ， 但是也有些半導體公司發展出使用其他半導體材料的製程 ， 當中最著名的例如國際商業機器股份有限公司使用硅與鍺的混合物所發展的矽鍺製程 （ SiGe process ） 。 而可惜的是很多擁有良好電性的半導體材料 ， 如砷化鎵 （ GaAs ） ， 因爲無法在表面長出品質夠好的氧化層 ， 所以無法用來製造金氧半場效電晶體元件 。 當一個夠大的電位差施於金氧半場效電晶體的閘極與源極之間時 ， 電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷 ， 而這時就會形成反轉通道 （ inversion channel ） 。 通道的極性與其汲極 （ drain ） 與源極相同 ， 假設汲極和源極是n型 ， 那麼通道也會是n型 。 通道形成後 ， 金氧半場效電晶體即可讓電流通過 ， 而依據施於閘極的電壓值不同 ， 可由金氧半場效電晶體的通道流過的電流大小亦會受其控制而改變 。