现代集成电路中,场效应管逐渐替代BJT双极结型晶体管(传统三极管)成为主流。因为相较于BJT三极管,场效应管具有输入阻抗高,工作电流小的优点。由此构成的集成电路具有功耗小热噪小的优点。一个场效应管的剖面图如下图,具有栅极、源极、漏极。其中源极和漏极电流可反相,而栅极制作于薄二氧化碳硅之上。
场效应管分为P型沟道-N型衬底与N型沟道-P型衬底,一般集成电路同时需要两者以完成电平的转换。P型场效应管一般连接电源端,N型场效应管一般连接接地。集成电路多使用P型晶圆衬底,因此N型管可以直接制作在衬底上,而P型管需要“N阱”进行隔离。当场效应管的栅极被施加电压时,电子被吸引形成导电沟道,从而源极漏极导通。如下图所示。
当栅极源极电压Vgs超过阈值后,当Vgs衡定,源极-漏极电流恒定。当Vgs小于阈值时,场效应管的V-I曲线类似于电阻,因此称为电阻区。当Vgs过大,器件造成击穿,此时电流会失去控制。
当Vgs超过阈值后,Vgs与其控制电流的对应关系接近线性,如下图。