场效应管（MOS管）是一种通过栅极电压控制导电沟道宽度的半导体器件，广泛应用于集成电路和电子电路中。其工作原理可分为以下要点：
一、基本结构与类型
结构组成 - 由P型半导体衬底构成，包含源区（N型掺杂）、漏区（N型掺杂）和绝缘栅极（金属氧化物层）。
- 栅极通过绝缘层与衬底隔离，仅通过栅极电压控制沟道形成。
类型划分
- N沟道增强型： 通过增加栅极电压在P型衬底下感应出负电荷，形成导电沟道，栅极电压越低，沟道越厚。 - P沟道耗尽型
二、工作原理核心
栅极电压控制机制 - 增强型MOS管：
当栅极电压$V_{GS}$低于阈值电压$V_{GS（th）}$时，P型衬底下的N型半导体中无载流子形成导电沟道，漏极电流$I_D=0$。当$V_{GS}$超过$V_{GS（th）}$时，负电荷在源漏区积累形成沟道，漏极电流开始流动。
- 耗尽型MOS管：通过扩散工艺形成固定厚度的导电沟道，栅极电压主要用于调节沟道长度而非宽度。
电流控制特点 - 通过调整$V_{GS}$，可控制沟道宽度，从而调节漏极电流$I_D$。由于沟道宽度与栅极电压平方成正比，因此MOS管具有高输入电阻和良好的开关特性。
三、关键参数
阈值电压$V_{GS（th）}$：
使沟道开始导通的最小栅极电压，不同器件差异较大（如0.1V至20V）。
跨导$g_m$：表示栅极电压变化对漏极电流的控制能力，单位为$\mu A/V$。
四、应用场景
开关电路：利用其高开关速度和低导通损耗，用于电源管理、电机驱动等。
放大器：通过调整栅极电压实现输入信号放大。
总结
MOS管通过栅极电压控制导电沟道的形成与宽度，实现高效电流调节。其高输入电阻和可变导通特性使其成为现代电子电路中不可或缺的元件。