Pe scurt, principiul de funcționare al unui tranzistor cu efect de câmp (FET) este că „ID-ul de curent care curge între dren și sursă prin canal este controlat de tensiunea inversă-porții polarizate formată de joncțiunea pn dintre poartă și canal”. Mai precis, lăţimea traseului fluxului ID, adică zona secţiunii transversale-canalului, este controlată de modificarea expansiunii stratului de epuizare cauzată de modificarea polarizării inverse a joncţiunii pn. În regiunea de non-saturație unde VGS=0, expansiunea stratului de tranziție nu este foarte mare. În funcție de câmpul electric VDS aplicat între dren și sursă, unii electroni din regiunea sursă sunt atrași de dren, adică curentul ID curge de la dren la sursă. Stratul de tranziție care se extinde de la poartă la canalul de scurgere blochează o parte a canalului, determinând saturarea ID-ului. Această stare se numește pinch-off. Aceasta înseamnă că stratul de tranziție blochează o parte a canalului, dar curentul nu este întrerupt.
În stratul de tranziție, deoarece nu există mișcare liberă a electronilor și a găurilor, are proprietăți aproape izolatoare în condiții ideale, iar curentul curge de obicei foarte lent. Cu toate acestea, în acest moment, câmpul electric dintre dren și sursă este de fapt aproape de partea inferioară a drenului și a porții, unde cele două straturi de tranziție sunt în contact. Electronii de mare-viteză atrași de câmpul electric de deriva trec prin stratul de tranziție. Deoarece puterea câmpului electric de deriva rămâne aproape constantă, are loc saturația ID. În al doilea rând, VGS se schimbă în direcția negativă, făcând VGS=VGS(off), moment în care stratul de tranziție acoperă aproximativ întreaga regiune. În plus, cea mai mare parte a câmpului electric al VDS este aplicată stratului de tranziție, trăgând electronii către direcția de derive, lăsând doar o porțiune foarte scurtă în apropierea sursei, prevenind și mai mult fluxul de curent.
MOS Field-Circuit comutator de alimentare cu tranzistor cu efect
Tranzistorii cu efect-de câmp MOS sunt cunoscuți și sub denumirea de tranzistori cu efect-de câmp-de metal-oxid-semiconductori (MOSFET). În general, acestea sunt de două tipuri: modul de epuizare-și modul-de îmbunătățire. MOSFET-urile-mod de îmbunătățire pot fi împărțite în continuare în tipuri NPN și PNP. Tipul NPN se numește de obicei N-canal, iar tipul PNP se mai numește și P-canal. Pentru un tranzistor cu efect (FET) cu N-canal-, sursa și drenul sunt conectate la un semiconductor de tip N-și, în mod similar, pentru un FET cu canal P-, sursa și drenul sunt conectate la un semiconductor de tip P{-. Curentul de ieșire al unui FET este controlat de tensiunea de intrare (sau câmpul electric) și poate fi considerat minim sau inexistent. Aceasta are ca rezultat o impedanță de intrare mare, motiv pentru care se numește tranzistor cu efect de câmp (FET).
Când o tensiune directă este aplicată unei diode (terminalul P-la pozitiv, terminalul N-la negativ), dioda conduce și curentul trece prin joncțiunea sa PN. Acest lucru se datorează faptului că atunci când se aplică o tensiune pozitivă semiconductorului de tip P-, electronii negativi din semiconductorul de tip N- sunt atrași de semiconductorul de tip P-cu tensiune pozitivă, în timp ce electronii pozitivi din semiconductorul de tip P{-se deplasează spre semiconductorul de tip N{-, creând astfel un curent conducător. În mod similar, atunci când diodei este aplicată o tensiune inversă (borna P- conectată la borna negativă și terminala N-la borna pozitivă), se aplică o tensiune negativă semiconductorului de tip P-. Electronii pozitivi sunt concentrați la semiconductorul de tip P-, în timp ce electronii negativi sunt concentrați la semiconductorul de tip N-. Deoarece electronii nu se mișcă, nu trece curent prin joncțiunea PN și dioda este întreruptă. Când nu există tensiune la poartă, așa cum sa analizat mai devreme, nu curge nici un curent între sursă și scurgere, iar MOSFET-ul este în starea oprită (Figura 7a). Atunci când o tensiune pozitivă este aplicată pe poarta unui MOSFET MOS cu N-canal, datorită câmpului electric, electronii negativi de la sursa și scurgerea semiconductorului de tip N- sunt atrași de poartă. Cu toate acestea, din cauza obstrucției peliculei de oxid, electronii se acumulează în semiconductorul de tip P-între cele două N-canale (vezi Figura 7b), formând astfel un curent și făcând sursa și scurgerea conductoare. Se poate imagina că cei doi semiconductori de tip N-sînt conectați printr-un canal, iar stabilirea tensiunii de poartă este echivalentă cu construirea unei punți între ele. Mărimea acestei punți este determinată de tensiunea porții.
C-MOS Field-Effect Tranzistor (Îmbunătățire-Mod MOS Field-Effect Tranzistor)
Acest circuit combină un tranzistor cu efect-mod P-canal MOS-de îmbunătățire (EMT) și un tranzistor cu efect-mod N-canal MOS-de îmbunătățire (tranzistor cu efect de {-canal MOS{{7}). Când intrarea este scăzută, tranzistorul cu efect de câmp MOS de canal P-{10}}este pornit, iar ieșirea sa este conectată la borna pozitivă a sursei de alimentare. Când intrarea este ridicată, tranzistorul cu efect de câmp MOS cu N-canal-este pornit, iar ieșirea sa este conectată la masă. În acest circuit, tranzistoarele cu efect de câmp MOS canal P-canal P și N-canal N-funcționează întotdeauna în stări opuse, cu fazele lor de intrare și de ieșire inversate. Această operațiune permite o ieșire de curent mai mare. Simultan, din cauza curentului de scurgere, tranzistorul cu efect de câmp MOS{20}}este oprit înainte ca tensiunea de poartă să atingă 0V, de obicei când tensiunea de poartă este mai mică de 1 până la 2V. Tensiunea de oprire-oprire variază ușor în funcție de tranzistorul cu efect-de câmp MOS specific. Acest design previne un scurtcircuit cauzat de conducția simultană a ambilor tranzistori.
