MOS晶體管結(jié)構(gòu)由金屬、氧化物和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（因此，MOS）組成。

    考慮具有 p 襯底和 n+ 擴散阱作為漏極和源極端子的 NMOS 晶體管。氧化物層由SiO 2制成并且生長在漏極和源極之間的溝道上方。柵極端子由n+摻雜的多晶硅或鋁制成。

    圖 1.  NMOS 晶體管的鳥瞰圖。
    在無偏壓條件下，漏極/源極和襯底界面處的 pn 結(jié)是反向偏壓的。晶體管的能帶圖如圖2所示。
    圖 2. 無偏置 NMOS 晶體管的能帶圖
    正如您所看到的，金屬、氧化物和半導(dǎo)體的費米能級自行排列。由于氧化物-半導(dǎo)體界面處的電壓降，Si 能帶出現(xiàn)彎曲。內(nèi)置電場的方向是從金屬到氧化物再到半導(dǎo)體，并且電壓降的方向與電場的方向相反。
    該電壓降是由于金屬和半導(dǎo)體之間的功函數(shù)差異而產(chǎn)生的（部分電壓降發(fā)生在氧化物上，其余的發(fā)生在 Si-SiO 2界面上）。功函數(shù)是電子從費米能級逃逸到自由空間所需的能量。您可以在Jordan Edmunds 的這段視頻中了解有關(guān) MOS 晶體管能帶圖和能帶彎曲的更多信息。

    

    接下來，假設(shè)柵極具有負(fù)電壓，源極具有負(fù)電壓，其中漏極和襯底接地。由于負(fù)電壓，基板中的空穴（多數(shù)載流子）被吸引到表面。這種現(xiàn)象稱為積累。襯底中的少數(shù)載流子（電子）被推回到襯底深處。相應(yīng)的能帶圖如下。

    圖 3.柵極端有負(fù)電壓的 NMOS 晶體管的能帶圖
    由于電場的方向是從半導(dǎo)體到氧化物再到金屬，因此能帶向相反方向彎曲。另外，請注意費米能級的變化。
    耗盡和耗盡區(qū)域

    或者，考慮柵極電壓略大于零?？昭ū慌懦饣氐揭r底中，并且溝道中的任何移動電荷載流子被耗盡。這種現(xiàn)象稱為耗盡，并且產(chǎn)生比無偏條件更寬的耗盡區(qū)。

    圖 4.  NMOS 中的耗盡區(qū)

    圖5. 圖4所示的NMOS耗盡區(qū)對應(yīng)的能帶圖
    由于電場是從金屬到氧化物再到半導(dǎo)體，因此能帶向下彎曲。