MOS管：現代計算機的細胞
MOS 管的發明
1959 年，就在積體電路和平面工藝相繼問世的同時，貝爾實驗室彷彿偷看了歷史的劇本，正好研製出一種比 BJT 更適合整合新型電晶體，它的名字很長，叫金氧半導體場效應電晶體（metal–oxide–semiconductor field-effect transistor），簡稱 MOSFET 或 MOS 管。
和 BJT 一樣，MOS 管在結構上也分為 PNP 和 NPN 兩種型別，分別喚作 P 型 MOS 管和 N 型 MOS 管，簡稱 PMOS 和 NMOS，兩者原理類似，只是極性相反。
MOS 工作方式
mos 管的電路符號：
當柵極沒有電壓，它是截止的，漏極的電流無法透過
當我們給柵極增加電壓，電路就導通了。
改變柵極上的電壓，可以控制源極與漏極之間的電流大小乃至電路通斷，因而 MOS 管同樣可以用於放大器和邏輯電路。
MOS 原理
MOS 管的結構：藍色區域是 N 型半導體，黃色區域的 P 型半導體
我們給 N 型半導體新增兩個金屬電極，並且接電：
此時電路是截止的 ，因為此時電路是 2 個二極體，且方向相反：
為了能夠導通，在 P 區加了一個很薄的二氧化矽絕緣層（紅色部分），絕緣層上面加了一個金屬板（黑色部分），形成柵極 。我們給柵極也接上電：
此時柵極那裡，就有電壓，就會將電子吸引過來，把柵極趕走；當電壓越大，吸引的電子越多
當自由電子夠多，就形成 N 溝道（之所以這麼叫是因為它是 N 型半導體之間的溝道），它取代了原本的 PN 結，使得兩個 N 型半導體之間的空穴不存在
此時，我們可以將兩個 N 型半導體和 N 溝道，看成是一整個 N 型半導體：
所以，在柵極施加電壓後，電路就導通了！當我們把柵極的電壓去掉，N 溝道就消失了。此時 MOS 管會截止電流。
下面說兩個 MOS 管的特性：
- MOS 管的柵極 輸入阻抗非常高，這是因為有絕緣層的存在 ，輸入電阻能達到上億歐姆。所以輸入幾乎不取電流，功耗很低，現代計算機基本都是使用 MOS 管
- MOS 管的柵極容易被靜電擊穿，造成絕緣層損壞，導致 MOS 管用不了
現在我們在看看這個電路符號，可以很好的理解：柵極的那個就是金屬板，右邊 3 個小豎線就是 2 個 N 型半導體和 N 溝道，箭頭就是指電流的方向：
MOS 管全稱是金氧半導體場效應電晶體（metal–oxide–semiconductor field-effect transistor），這裡場效應就是指給柵極施加電壓時，會吸引電子形成 N 溝道。
MOS 管的優點
比起 BJT，MOS 管還有著諸多優勢：
- 由於柵極和襯底之間沒有電流，能耗更低
- 只有一種半導體參與導電，更穩定，更可靠；（更準確地說，是隻有一種載流子（電子或空穴）參與導電。而 BJT 的導電過程中，電子和空穴都在運動，這也是其名中“雙極”的由來，而 MOS 管屬於單極電晶體）
- 源極和漏極是等效的，可以互換使用，結構更簡單，使用更方便
- 最重要的是，整合工藝更簡單、整合度更高
MOS 管問世後，包括 BJT 在內的其他電晶體幾乎被碾壓似的趕出了市場，1960～2018 年間，MOS 管的全球總產量高達 13 × 1021，佔所有電晶體產量的 99.9% 以上。它的整合度有多高？一張 256GB 的 MicroSD 卡（長 15mm、寬 11mm）上包含著一萬億個 MOS 管，比銀河系中的恆星還多得多。
三星公司於2016年推出的256GB MicroSD卡（圖片來自https://news.samsung.com/global/wp-content/themes/btr_newsroom/download.php?id=3jp6Z3P2LQZRq3z1F%2F1tBritXa%2B8xRko9OzCnT8j0zI%3D）
參考
Mos 管的工作原理：https://www.bilibili.com/video/BV1344y167qm
你怎麼不早說！MOS 管符號這樣區分我就懂了：https://www.bilibili.com/video/av896640014