FHSST 物理/電子學/有源電路元件
二極體的作用類似於電子版單向閥。透過限制電荷載流子的運動方向，它允許電流在一個方向上流動，但在相反方向上阻止電流流動。它是電流的單行道。
二極體的行為類似於一種稱為單向閥的液壓裝置。單向閥只允許流體在一個方向上透過它。
單向閥本質上是壓力控制裝置：如果它們之間的壓力具有正確的“極性”以開啟閥門（在所示的類比中，右側的流體壓力大於左側），則它們會開啟並允許流動。如果壓力具有相反的“極性”，則單向閥上的壓力差將關閉並保持閥門，從而不會發生流動。
與單向閥類似，二極體本質上是“壓力”（電壓）控制裝置。正向偏置和反向偏置之間的本質區別是跨越二極體的電壓極性。讓我們仔細看看之前顯示的簡單電池-二極體-燈電路，這次研究各種元件上的電壓降。
當二極體正向偏置並導通電流時，它會產生一個小電壓降，使電池的大部分電壓降在燈上。當電池的極性反轉並且二極體反向偏置時，它會降低電池的所有電壓，並且燈上沒有電壓。如果我們認為二極體是一種自動作動開關（在正向偏置模式下閉合，在反向偏置模式下開啟），這種行為是有道理的。這裡最顯著的差異是二極體在導通時的電壓降遠大於普通機械開關（0.7 伏特對數十毫伏特）。
二極體表現出的這種正向偏置電壓降是由於在施加電壓的影響下，PN 結形成的耗盡區域的作用。當沒有電壓施加在半導體二極體上時，在 PN 結區域周圍存在一個薄的耗盡區域，阻止電流透過它。耗盡區域在很大程度上沒有可用的電荷載流子，因此充當絕緣體。
發光二極體 (LED) 是一種半導體器件，當電流以正確的方向透過它時會發出光。如果施加電壓以迫使電流在 LED 允許的方向上流動，它將亮起。
這種從器件指向外的兩個小箭頭的符號在所有發光半導體器件的原理圖符號中很常見。相反，如果器件是光啟用的（意味著入射光刺激它），則符號將有兩個小箭頭指向它。有趣的是，需要注意的是，LED 能夠充當光敏器件：它們在暴露在光線下時會產生一個小的電壓，類似於小型太陽能電池。這種特性可以有效地應用於各種光敏電路。
顏色取決於用於製造 LED 的半導體材料，並且可以位於電磁頻譜的近紫外、可見光或紅外部分。
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伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的尼克·霍洛尼亞克 (Nick Holonyak Jr.) (1928 ) 於 1962 年開發了第一個實用的可見光譜 LED。 |
由於 LED 由與普通整流二極體不同的化學物質製成，因此它們的正向壓降不同。通常，LED 的正向壓降遠大於整流二極體，範圍從約 1.6 伏特到超過 3 伏特，具體取決於顏色。標準尺寸 LED 的典型工作電流約為 20 mA。當從大於 LED 正向壓降的直流電壓源為 LED 供電時，必須包含串聯的“降壓”電阻，以防止電源電壓全部加到 LED 上而損壞 LED。考慮此示例電路。
由於 LED 產生 1.6 伏特的壓降，電阻上將產生 4.4 伏特的壓降。根據歐姆定律（R = E/I），為 LED 電流為 20 mA 的電阻定尺寸只需取其電壓降（4.4 伏特）併除以電路電流（20 mA）。這給了我們 220 Ω 的數字。計算該電阻的功耗，我們取其電壓降並乘以其電流 (P=IE)，最後得到 88 mW，遠低於 1/8 瓦電阻的額定值。更高的電池電壓將需要更大值的降壓電阻，並且可能還需要更高功率額定值的電阻。考慮此示例，電源電壓為 24 伏特。
在這裡，降壓電阻必須增加到 1.12 kΩ 的尺寸，以便在 20 mA 下降 22.4 伏特，這樣 LED 仍然只接收 1.6 伏特。這也使得電阻功耗更高：448 mW，幾乎是半瓦的功耗！顯然，如果在這裡使用額定值為 1/8 瓦功耗或 1/4 瓦功耗的電阻，它將過熱。
降壓電阻值對於 LED 電路不必精確。假設我們將在上面的電路中使用 1 kΩ 電阻而不是 1.12 kΩ 電阻。結果將是稍微更大的電路電流和 LED 壓降，導致 LED 發出更亮的光，並且使用壽命略短。降壓電阻的阻值過大（例如，1.5 kΩ 而不是 1.12 kΩ）將導致電路電流減小，LED 壓降減小，光線更暗。LED 對施加功率的變化非常耐受，因此您不必努力為降壓電阻定尺寸。
同樣由於它們的獨特化學成分，LED 的峰值反向電壓 (PIV) 額定值遠低於普通整流二極體。典型的 LED 在反向偏置模式下的額定值可能只有 5 伏特。因此，當使用交流電為 LED 供電時，您應該在 LED 上串聯連線一個保護整流二極體，以防止在每個交替的半週期內發生反向擊穿。
發出的光的波長，因此它的顏色，取決於形成 pn 結的材料。普通二極體，通常由矽或鍺製成，會發出不可見的遠紅外光（所以看不見），但用於 LED 的材料會發出對應於近紅外、可見光或近紫外頻率的光。
與白熾燈泡不同，白熾燈泡可以使用交流電或直流電，而 LED 需要正確極性的直流電供應。當 pn 結兩端的電壓處於正確方向時，會流過大量的電流，此時器件被稱為正向偏置。在這種情況下，LED 兩端的電壓對於給定的 LED 是固定的，並且與發射光子的能量成正比。如果電壓極性錯誤，則器件被稱為反向偏置，幾乎沒有電流流過，也不會發射光。
由於 LED 的電壓電流特性與任何二極體非常相似，因此將它們連線到遠高於其導通電壓的電壓源可能會損壞它們。
正向偏置 LED 兩端的壓降隨著發射光量增加而增加，因為光功率正在輻射。一個後果是，相同型別的 LED 可以很容易地並聯執行。LED 的導通電壓是顏色的函式，更高的正向壓降與發射更高能量（更藍）的光子相關聯。大多數 LED 在不損壞的情況下能夠承受的反向電壓通常只有幾伏。有些 LED 單元包含兩個二極體，每個方向一個，每個二極體顏色不同（通常是紅色和綠色），允許雙色操作或透過改變電壓在每個極性下的時間百分比來建立一系列顏色。
LED 的發展始於用砷化鎵製成的紅外和紅色器件。材料科學的進步使生產具有更短波長的器件成為可能，從而產生各種顏色的光。
傳統 LED 由各種無機礦物質製成，產生以下顏色
- 鋁鎵砷 (AlGaAs)：紅色和紅外
- 砷化鎵磷 (GaAsP)：紅色、橙紅色、橙色和黃色
- 氮化鎵 (GaN)：綠色、純綠色（或祖母綠綠色）和藍色
- 磷化鎵 (GaP)：紅色、黃色和綠色
- 硒化鋅 (ZnSe)：藍色
- 銦鎵氮 (InGaN)：藍綠色和藍色
- 碳化矽 (SiC)：藍色
- 金剛石 (C)：紫外線
- 矽 (Si) - 開發中
給自己的一點提醒：以上列表來自公開來源，但至少有一種被列為藍色的 LED 並不產生藍光。（很有可能幾乎沒有，因為藍色的頻率更高。）這在日常生活中是一個常見的問題，因為大多數人類對顏色理論一無所知，並且將藍色與淺藍色與青色混淆，後者通常被稱為“天空藍”。青色 LED 可以透過新增黃色熒光粉到輸出中來區分藍色 LED，因為青色 LED 會產生綠色而不是白光。而且，通常將青綠色稱為藍色，而實際上後者是青色，而淺青綠色應該是青綠色。更令人困惑的是，青色 LED 被包裹在藍色塑膠中。在對顏色混合的這些直觀的迷思進行大量工作以消除它們之前，才能對物理現象及其生產進行準確的描述。 - 這需要整理出來
商業上可行的基於藍色 LED 的發明是中村修二在 1993 年於日本日亞化學工業株式會社工作時發明的，並在 1990 年代後期廣泛上市。它們可以新增到現有的紅色和綠色 LED 中以產生白光。
如今，大多數生產中的“白色” LED 使用 450 nm 和 470 nm 藍色 GaN（氮化鎵）LED，這些 LED 被黃色熒光粉塗層覆蓋，通常由摻鈰釔鋁石榴石 (YAG:Ce) 晶體制成，這些晶體已被粉碎並結合在一種粘性粘合劑中。LED 晶片發射藍光，其中一部分被 YAG:Ce 轉換為黃色。YAG:Ce 的單晶形式實際上被認為是一種閃爍體，而不是一種熒光粉。由於黃光會刺激眼睛的紅色和綠色感受器，因此藍光和黃光的混合會給人以白色的感覺。
生產白光 LED 的最新方法完全不使用熒光粉，它是基於在 ZnSe 基底上外延生長硒化鋅 (ZnSe)，它同時從其活性區發射藍光，從基底發射黃光。
最近的顏色發展包括粉色和紫色。它們包括在藍色 LED 晶片上的一層或兩層熒光粉。粉色 LED 的第一層熒光粉是發出黃光的，第二層熒光粉是發出紅色或橙色光的。紫色 LED 是藍色 LED，晶片上覆蓋著發出橙色光的熒光粉。有些粉色 LED 遇到了問題。例如，有些是塗有熒光漆或指甲油的藍色 LED，這些塗層可能會磨損，還有一些是白色 LED，帶有粉紅色的熒光粉或染料，不幸的是，這些熒光粉或染料會在很短的時間內褪色。
與更常見的紅色、橙色、綠色、黃色和紅外線相比，紫外線、藍色、純綠色、白色、粉色和紫色 LED 相對昂貴，因此在商業應用中使用較少。
半導體晶片被封裝在一個堅固的塑膠透鏡中，這比傳統燈泡或燈管的玻璃外殼要堅固得多。塑膠可以是彩色的，但這只是為了美觀，不會影響發射光的顏色。
大多數典型的 LED 被設計為以不超過 30-60 毫瓦的電功率執行。預計到 2005 年，將推出 10 瓦的裝置。這些裝置將產生與普通 50 瓦白熾燈泡一樣多的光，並將促進 LED 用於一般照明需求的使用。
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2003 年 9 月，公司 Cree, Inc. 展示了一種新型藍色 LED，在 20 mA 時效率為 35%。這生產出商業包裝的白光，在 20 mA 時每瓦 65 流明，成為當時市面上最亮的白光 LED。 |
如果 LED 的發光層材料是有機化合物，則被稱為有機發光二極體 (OLED)。為了作為半導體發揮作用，有機發光材料必須具有共軛π鍵。發光材料可以是小有機分子處於晶態，也可以是聚合物。聚合物材料可以是柔性的，因此此類 LED 被稱為 PLED 或 FLED。
與普通 LED 相比，OLED 更加輕巧，聚合物 LED 還有額外的優勢，即具有柔韌性。OLED 的一些可能的未來應用可能是
- 光源
- 牆壁裝飾
- 發光布料
- 電腦螢幕
- 電視
以下是 LED 已知應用的列表，其中一些在以下文字中作了進一步說明
- 一般來說，通常用作各種嵌入式系統（其中許多將在下面列出）中的資訊指示器
- 薄而輕巧的文字顯示器，例如在公共資訊標誌（在機場和火車站等地）中
- 狀態指示器，例如專業儀器和消費者音影片裝置上的開/關燈
- 紅外 LED 在遙控器中（用於電視、錄影機等）
- 交通訊號燈中的燈簇，取代了彩色玻璃後面的普通燈泡
- 汽車指示燈和腳踏車照明，還有行人，以便被汽車交通看到
- 計算器和測量儀器顯示器（七段顯示器），儘管現在大多被 LCD 取代
- 在需要保持夜視能力的環境中，使用紅色或黃色 LED 用於指示器和 [alpha]數字顯示器：飛機駕駛艙、潛艇和船舶駕駛臺、天文臺，以及在野外，例如夜間動物觀察和軍事野外使用
- 紅色或黃色 LED 也用於攝影暗室，提供不會導致膠片曝光的照明
- 照明，例如手電筒（也稱為手電筒，英國），以及 LCD 螢幕的背光
- 訊號/緊急信標和閃光燈
- 運動感測器，例如在機械和光學計算機滑鼠和軌跡球中
- 在 LED 印表機中，例如高階彩色印表機
LED 在維護和安全方面具有優勢。
- 包括燈泡在內的裝置的典型工作壽命為十年，遠超大多數其他光源的壽命。
- LED 隨著時間的推移會逐漸變暗，而不是像白熾燈那樣突然燒壞。
- LED 發出的熱量比白熾燈少，也比熒光燈更堅固。
- 由於單個器件的長度小於一釐米，因此用於照明和戶外訊號的基於 LED 的光源都是由數十個器件組成的叢集構建的。
由於 LED 光是單色的，因此在需要特定顏色的情況下，與白光相比，LED 光具有巨大的功率優勢。與白光不同，LED 不需要吸收大部分發射白光的濾光片。雖然有彩色熒光燈，但並不常見。LED 燈天生就是彩色的，而且有各種各樣的顏色。最近推出的顏色之一是祖母綠綠（藍綠色，約 500 奈米），它符合交通訊號燈和航行燈的法律要求。
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世界上最大的 LED 顯示屏高 36 米（118 英尺），位於美國紐約時代廣場。 |
有些應用專門需要不包含任何藍色成分的光。例如，攝影暗室安全燈、使用某些光敏化學物質的實驗室照明以及必須保持暗適應（夜視）的情況，如駕駛艙和橋樑照明、天文臺等。黃色 LED 燈是滿足這些特殊要求的理想選擇，因為人眼對黃色光更敏感。
電晶體是一種固態半導體器件，用於放大和開關，它有三個端子。電晶體本身並不會放大電流，這是一個常見的誤解，但施加到一個端子上的微小電流或電壓會控制流過另外兩個端子的電流，因此被稱為電壓或電流控制電阻。它是所有現代電子產品的關鍵元件。在數位電路中，電晶體用作速度非常快的電子開關，電晶體的排列可以實現邏輯閘、RAM 型記憶體和其他裝置。在類比電路中，電晶體主要用作放大器。
電晶體在 60 年代也是電晶體收音機的常用名稱，這是一種袖珍行動式收音機，它使用電晶體（而不是真空管）作為其有源電子元件。這仍然是電晶體的詞典定義之一。
PNP 電晶體和 NPN 電晶體之間唯一的區別在於操作時結的正確偏置（極性）。對於任何給定的工作狀態，每種型別電晶體的電流方向和電壓極性完全相反。
雙極型電晶體作為電流控制電流調節器工作。換句話說，它們根據較小的控制電流來限制透過它們的電流。控制的主電流從集電極流向發射極，或者從發射極流向集電極，這取決於電晶體的型別（分別是 PNP 或 NPN）。控制主電流的微小電流從基極流向發射極，或者從發射極流向基極，同樣取決於電晶體的型別（分別是 PNP 或 NPN）。根據半導體符號令人困惑的標準，箭頭始終指向與電子流方向相反的方向。
雙極型電晶體被稱為雙極型，因為它們內部的主要電子流發生在兩種型別的半導體材料中：P 型和 N 型，因為主電流從發射極流向集電極（或反之亦然）。換句話說，兩種型別的電荷載體——電子和空穴——構成了透過電晶體的這種主電流。
如您所見，控制電流和受控電流始終透過發射極線網格在一起，它們的電子始終與電晶體箭頭的方向相反流動。這是使用電晶體的首要規則：所有電流必須以適當的方向流動，才能使器件作為電流調節器工作。微小的控制電流通常簡稱為基極電流，因為它是在電晶體基極線上流動的唯一電流。相反，較大的受控電流稱為集電極電流，因為它是在集電極線上流動的唯一電流。發射極電流是基極電流和集電極電流的總和，符合基爾霍夫電流定律。
如果電晶體基極沒有電流透過，它就會像一個斷開的開關一樣關閉，並阻止電流透過集電極。如果有基極電流，則電晶體就會像閉合的開關一樣開啟，並允許與基極電流成比例的電流透過集電極。集電極電流主要受基極電流限制，與用於推動它的電壓量無關。下一節將更詳細地探討雙極型電晶體作為開關元件的使用。
電晶體被許多人認為是現代歷史上最偉大的發現或發明之一，與銀行和印刷術並駕齊驅。電晶體在現代社會中重要的關鍵在於它可以用簡單的技術大量生產，從而導致價格極低。計算機“晶片”包含數百萬個電晶體，售價為蘭特，每個電晶體的成本為千分之一美分。
低成本意味著電晶體已成為非機械任務的通用工具。而一個常見的裝置，比如冰箱，會使用機械裝置進行控制，今天，使用幾百萬個電晶體和適當的計算機程式透過“蠻力”來完成相同的任務通常更便宜。如今，電晶體幾乎取代了所有機電裝置、大多數簡單的反饋系統，並大量出現在從計算機到汽車的方方面面。
與低成本相伴而來的還有越來越多的“數字化”所有資訊。隨著電晶體計算機能夠快速查詢（和排序）數字資訊，人們在將所有資訊數字化方面付出了越來越多的努力。如今，現代社會中幾乎所有媒體都以數字形式傳遞，由計算機進行轉換和呈現。常見的“模擬”形式的資訊，如電視或報紙，大部分時間以數字資訊的形式存在，只在很短的時間內轉換為模擬形式。
因為電晶體的集電極電流與其基極電流成正比，所以它可以用作一種電流控制開關。透過電晶體基極的相對較小的電子流能夠控制透過集電極的更大電子流。假設我們有一個燈泡，我們想透過開關來開啟和關閉它。這樣的電路將非常簡單
為了便於說明，讓我們在開關的位置插入一個電晶體，以顯示它如何控制透過燈泡的電子流。請記住，透過電晶體的受控電流必須在集電極和發射極之間流動。由於我們要控制的是透過燈泡的電流，所以我們必須將電晶體的集電極和發射極放置在開關的兩個觸點現在所在的位置。我們還必須確保燈泡的電流與發射極箭頭符號的方向相反移動，以確保電晶體的結偏置是正確的。
在本例中，我恰好選擇了一個 NPN 電晶體。也可以選擇一個 PNP 電晶體來完成這項工作，它的應用看起來像這樣。
選擇 NPN 和 PNP 實際上是任意的。重要的是要保持正確的電流方向，以便結偏置正確（電子流與電晶體符號箭頭的方向相反）。
回到我們示例電路中的 NPN 電晶體，我們必須新增更多東西才能有基極電流。如果沒有連線到電晶體的基極線，基極電流將為零，電晶體無法開啟，導致燈泡始終關閉。請記住，對於 NPN 電晶體，基極電流必須由從發射極流向基極的電子組成（與發射極箭頭符號相反，就像燈泡電流一樣）。也許最簡單的方法是在電晶體的基極線和集電極線之間連線一個開關，如下所示。
如果開關開啟，電晶體的基極線將處於“浮動”狀態（未連線到任何東西），並且不會有電流透過。在這種狀態下，電晶體被稱為截止。但是，如果開關閉合，電子將能夠從發射極流向電晶體的基極，然後透過開關流向上面的燈泡左側，再回到電池的正極。這種基極電流將使從發射極流向集電極的更大電子流成為可能，從而點亮燈泡。在這種電路電流最大化的狀態下，電晶體被稱為飽和。
當然，用電晶體來控制燈泡似乎毫無意義。畢竟，我們仍然在電路中使用開關，不是嗎？如果我們仍然使用開關來控制燈泡——即使只是間接地——那麼擁有一個電晶體來控制電流有什麼意義呢？為什麼不回到我們最初的電路，直接使用開關來控制燈泡電流呢？
實際上，這裡有兩個要點需要說明。首先，當以這種方式使用時，開關觸點只需要處理少量基極電流，以使電晶體導通，而電晶體本身處理燈泡的大部分電流。如果開關的電流額定值較低，這可能是一個重要的優勢：可以使用一個小開關來控制一個相對高電流的負載。然而，也許更重要的是，電晶體的電流控制特性使我們能夠使用完全不同的東西來開啟或關閉燈泡。考慮以下示例，其中太陽能電池用於控制電晶體，而電晶體又控制燈泡。
或者，我們可以使用熱電偶來提供使電晶體導通所需的基極電流。
即使是具有足夠電壓和電流輸出的麥克風也可以用於使電晶體導通，前提是其輸出從交流電整流為直流電，這樣電晶體內的發射極-基極 PN 結將始終處於正向偏置狀態。
此時，要點應該很明顯了：任何足夠的直流電流源都可以用來使電晶體導通，而該電流源只需要是使燈泡通電所需電流的一小部分。在這裡，我們看到電晶體不僅充當開關，而且還充當真正的放大器：使用一個相對低功率的訊號來控制一個相對大量的功率。請注意，為燈泡供電的實際功率來自示意圖右側的電池。並不是說來自太陽能電池、熱電偶或麥克風的微弱訊號電流神奇地轉化為更大的功率。相反，這些微小的電源只是控制電池的功率來點亮燈泡。
場效應電晶體 (FET)
[edit | edit source]注意：示意圖可以在維基百科上以 GFDL 許可獲得
P 型和 N 型 MOSFET 的示意圖符號。右側的符號包含一個額外的電晶體體端子（允許很少使用的通道偏置），而左側的符號隱式地將體端子連線到源極。
最常見的場效應電晶體型別，增強型 MOSFET（金氧半導體場效應電晶體）由單極導電通道和金屬柵極組成，柵極透過薄層（SiO2）玻璃與主導電通道隔開。這就是 FET 的另一個名稱是“單極電晶體”的原因。當在柵極和源極之間施加電勢差（具有適當的極性）時，載流子被引入通道，使其導電。該電流的大小可以透過改變柵極電勢來調節，或者（幾乎）完全關閉。
由於柵極是絕緣的，因此沒有直流電流流向或流出柵極電極。這種沒有柵極電流和 MOSFET 能夠像開關一樣工作的特性，使得能夠建立特別高效的數位電路，在低頻時功耗非常低。功耗隨頻率顯著增加，因為 FET 控制端子的電容負載需要更多的能量才能在更高頻率下襬動，與頻率成正比。因此，MOSFET 已成為計算機硬體（如微處理器）和儲存裝置（如 RAM）中使用的主要技術。雙極電晶體更堅固，因此更適用於低阻抗負載和感性負載（例如電機）。
功率 MOSFET 隨著溫度升高而導電性降低，因此可以應用於分流，以增加電流容量，這與雙極電晶體不同，雙極電晶體的電阻溫度係數為負，因此容易發生熱失控。缺點是，雖然功率 FET 可以透過減少流過它的電流來保護自身免受過熱，但需要使用比等效雙極器件更大的散熱器來避免高溫。宏觀的 FET 功率電晶體實際上由許多小的電晶體組成。它們被堆疊（在晶片上）以增加擊穿電壓，並並聯以降低 Ron，即允許更大的電流，將柵極匯流排化以提供單個控制（柵極）端子。
耗盡型 FET 有一些不同。它使用反向偏置的二極體作為控制端子，在正常執行時對驅動電路呈現電容負載。當柵極與源極連線在一起時，DFET 處於完全導通狀態。改變 DFET 的電勢（例如，將 N 通道柵極拉低）將使其關閉，即“耗盡”通道（漏極-源極）中的載流子。MOSFET（以前稱為 IGFET（絕緣柵極場效應電晶體））可以是耗盡型、增強型或混合型，但在現代商業實踐中幾乎總是增強型。這意味著，當源極和柵極連線在一起（因此等電位）時，通道將關閉（高阻抗或不導電）。N 通道器件（P 通道反向），如 DFET，透過提高柵極電勢來開啟。通常，MOSFET 上的柵極將承受相對於源極端子 +-20V 的電壓。如果在沒有將電流限制在幾毫安的情況下提高 N 通道器件的柵極電勢，則會像任何其他小型二極體一樣損壞柵極二極體。為什麼我們通常將 N 通道器件視為預設值？在矽器件中，使用電子而不是空穴作為多數載流子的器件速度稍快，並且可以承載比 P 型器件更大的電流。GaAs 器件也是如此。
FET 的概念比雙極電晶體更簡單，並且可以用各種材料製造。
如今，MOSFET 電晶體最常見的用途是 CMOS（互補金氧半導體）積體電路，它是大多數數位電子裝置的基礎。它們使用一個 totem-pole 結構，其中一個電晶體（要麼是上拉，要麼是下拉）處於導通狀態，而另一個處於關閉狀態。因此，除了從一種狀態過渡到另一種狀態的短暫時間外，沒有直流漏電流。如前所述，柵極是電容性的，每次電晶體轉換狀態時柵極的充放電是造成功耗的主要原因。
CMOS 中的 C 代表“互補”。上拉是 P 通道器件（使用空穴作為移動電荷載流子），下拉是 N 通道（電子載流子）。這允許控制端子匯流排化，但將電路的速度限制為較慢的 P 器件的速度（在矽器件中）。雙極推輓解決方案包括使用電流源作為負載的“共射”。同時利用單極和雙極電晶體的電路稱為 Bi-Fet。最近的開發稱為“垂直 P”。以前，BiFet 晶片使用者不得不使用效能相對較差的（水平）P 型 FET 器件。這種情況不再存在，並且可以實現更安靜、更快的類比電路。
FET 的一個巧妙變體是雙柵極器件。這允許兩次關閉器件的機會，而雙基極（雙極）電晶體則提供了兩次開啟器件的機會。
FET 可以切換任何極性的訊號，前提是它們的幅度明顯小於柵極擺幅，因為器件（尤其是無寄生二極體的 DFET）基本上是對稱的。這意味著 FET 最適合模擬多路複用。利用這個概念，例如，可以構建一個固態調音臺。
功率 MOSFET 具有一個通常與導電通道並聯的“寄生二極體”（反向偏置），其電流容量為導電通道電流容量的一半。有時這在驅動雙線圈磁路（用於尖峰保護）時很有用，但在其他情況下會導致問題。
FET 柵極的高阻抗使其容易受到靜電損壞，但這通常在器件安裝後不會成為問題。
最近用於功率控制的器件是絕緣柵雙極電晶體或 IGBT。它具有類似於 MOSFET 的控制結構，以及類似於雙極的主導電通道。這些器件已變得非常流行。