Nói tóm lại, nguyên lý hoạt động của bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) là "ID hiện tại chạy giữa cống và nguồn qua kênh được điều khiển bởi điện áp cổng phân cực ngược được hình thành bởi điểm nối pn giữa cổng và kênh". Chính xác hơn, độ rộng của đường dẫn luồng ID, tức là diện tích mặt cắt ngang-của kênh, được kiểm soát bởi sự thay đổi trong việc mở rộng lớp suy giảm do sự thay đổi độ lệch ngược của điểm nối pn. Ở vùng không{7}}bão hòa nơi có VGS=0, độ mở rộng của lớp chuyển tiếp không lớn lắm. Theo điện trường VDS đặt giữa cực máng và nguồn, một số electron trong vùng nguồn bị cực máng kéo ra xa, tức là dòng điện ID chạy từ cực máng sang nguồn. Lớp chuyển tiếp kéo dài từ cổng đến cống chặn một phần của kênh, khiến ID bão hòa. Trạng thái này được gọi là{14}}tắt. Điều này có nghĩa là lớp chuyển tiếp chặn một phần kênh nhưng dòng điện không bị cắt.
Ở lớp chuyển tiếp, do không có chuyển động tự do của các electron và lỗ trống nên nó có đặc tính gần như cách điện trong điều kiện lý tưởng và dòng điện thường chạy rất chậm. Tuy nhiên, tại thời điểm này, điện trường giữa cống và nguồn thực sự ở gần đáy cống và cổng nơi hai lớp chuyển tiếp tiếp xúc. Các electron-tốc độ cao được hút bởi điện trường trôi đi qua lớp chuyển tiếp. Do cường độ của điện trường trôi gần như không đổi nên xảy ra bão hòa ID. Thứ hai, VGS thay đổi theo hướng âm, làm cho VGS=VGS(tắt), tại thời điểm đó lớp chuyển tiếp gần như bao phủ toàn bộ khu vực. Hơn nữa, phần lớn điện trường của VDS được áp dụng cho lớp chuyển tiếp, kéo các electron về hướng trôi, chỉ để lại một phần rất ngắn gần nguồn, càng ngăn cản dòng điện chạy qua.
Trường MOS-Mạch chuyển mạch nguồn bán dẫn hiệu ứng
Bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS-còn được gọi là bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn-oxit-kim loại-(MOSFET). Chúng thường có hai loại: chế độ-cạn kiệt và chế độ{6}}nâng cao. MOSFET chế độ{8}}nâng cao có thể được chia thành các loại NPN và PNP. Loại NPN thường được gọi là kênh N{10}}và loại PNP còn được gọi là kênh P{11}}. Đối với bóng bán dẫn hiệu ứng trường N{13}}kênh{14}}(FET), nguồn và cống được kết nối với chất bán dẫn loại N{15}} và tương tự, đối với FET kênh P-, nguồn và cống được kết nối với chất bán dẫn loại P{17}}. Dòng điện đầu ra của FET được điều khiển bởi điện áp đầu vào (hoặc điện trường) và có thể được coi là tối thiểu hoặc không tồn tại. Điều này dẫn đến trở kháng đầu vào cao, đó là lý do tại sao nó được gọi là bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET).
Khi đặt điện áp chuyển tiếp vào một diode (cực P{0}} với cực dương, cực N{1}} với cực âm), diode sẽ dẫn điện và dòng điện chạy qua điểm nối PN của nó. Điều này là do khi đặt một điện áp dương vào chất bán dẫn loại P-, các electron âm trong chất bán dẫn loại N- bị hút vào chất bán dẫn loại P-có điện áp dương, trong khi các electron dương trong chất bán dẫn loại P-chuyển động về phía chất bán dẫn loại N-, do đó tạo ra dòng điện dẫn điện. Tương tự, khi đặt một điện áp ngược vào diode (cực P- nối với cực âm và cực N{10}} nối với cực dương), một điện áp âm được đặt vào chất bán dẫn loại P{11}}. Các electron dương tập trung ở chất bán dẫn loại P{13}}, trong khi các electron âm tập trung ở chất bán dẫn loại N{14}}. Vì các electron không chuyển động nên không có dòng điện chạy qua điểm nối PN và diode bị cắt. Khi không có điện áp ở cổng, như đã phân tích trước đó, không có dòng điện chạy giữa nguồn và cống, và MOSFET ở trạng thái tắt (Hình 7a). Khi đặt một điện áp dương vào cổng của MOSFET MOS kênh N{19}}, do điện trường, các electron âm từ nguồn và cực máng của chất bán dẫn loại N{20}} sẽ bị hút vào cổng. Tuy nhiên, do sự cản trở của màng oxit, các electron tích tụ trong chất bán dẫn loại P{22}}giữa hai kênh N{23}} (xem Hình 7b), do đó hình thành dòng điện và làm cho nguồn và cống dẫn điện. Có thể hình dung rằng hai chất bán dẫn loại N{26}}được kết nối bằng một kênh và việc thiết lập điện áp cổng tương đương với việc xây dựng một cây cầu giữa chúng. Kích thước của cây cầu này được xác định bởi điện áp cổng.
C-Trường MOS-Bóng bán dẫn hiệu ứng (Cải tiến-Trường MOS chế độ-Bóng bán dẫn hiệu ứng)
Mạch này kết hợp một bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS chế độ P-kênh-nâng cao (EMT) và một bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS chế độ N-kênh-nâng cao (bóng bán dẫn hiệu ứng N-trường MOS kênh-nâng cao). Khi đầu vào ở mức thấp, bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS kênh P-sẽ được bật và đầu ra của nó được kết nối với cực dương của nguồn điện. Khi đầu vào ở mức cao, bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS kênh N-được bật và đầu ra của nó được nối đất. Trong mạch này, các bóng bán dẫn hiệu ứng MOS kênh P- và kênh N{16}}{17}}luôn hoạt động ở các trạng thái trái ngược nhau, với pha đầu vào và đầu ra đảo ngược. Hoạt động này cho phép đầu ra dòng điện lớn hơn. Đồng thời, do dòng điện rò rỉ, bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS{20}}sẽ tắt trước khi điện áp cổng đạt đến 0V, thường là khi điện áp cổng nhỏ hơn 1 đến 2V. Điện áp tắt-thay đổi một chút tùy thuộc vào bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOS{26}}cụ thể. Thiết kế này ngăn chặn hiện tượng đoản mạch do cả hai bóng bán dẫn dẫn điện đồng thời.
