FHSST 物理/電子學/有源電路元件
二極體充當電子版本的一路閥門。透過限制電荷載流子的運動方向，它允許電流在一個方向流動，但在相反方向阻止電流流動。它是一條電流單行道。
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透過它。
單向閥本質上是壓力控制裝置：如果跨越它們的壓力具有開啟閥門的正確“極性”（在所示的類比中，右側的流體壓力大於左側），它們就會開啟並允許流動。如果壓力具有相反的“極性”，則跨越單向閥的壓差會關閉並保持閥門，以使流體不流動。
與單向閥一樣，二極體本質上是“壓力-” 操作（電壓操作）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的極性。讓我們仔細看看之前顯示的簡單電池 - 二極體 - 燈泡電路，這次我們將研究跨越各個元件的電壓降。
當二極體正向偏置並導通電流時，跨越它的電壓降很小，使電池電壓的大部分降落在燈泡上。當電池的極性反轉並且二極體反向偏置時，它會降低所有電池的電壓，並且不會給燈泡留下任何電壓。如果我們認為二極體是一種自啟動開關（在正向偏置模式下關閉，在反向偏置模式下開啟），這種行為是有道理的。這裡最顯著的區別是，與普通機械開關（0.7 伏特對幾十毫伏）相比，二極體在導通時的電壓降要大得多。
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 結形成的耗盡區的作用。當沒有電壓施加在半導體二極體上時，在 PN 結區域附近存在一個薄的耗盡區，阻止電流透過它。耗盡區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，當電荷以正確的方向透過它時會發出光。如果你施加電壓來迫使電流按 LED 允許的方向流動，它就會亮起來。
這種從器件發出兩個小箭頭指向遠離器件的符號，是所有發光半導體器件的示意圖符號的通用符號。相反，如果器件是光啟用的（意味著傳入的光會激發它），那麼符號將有兩個小箭頭指向它。有趣的是，值得注意的是，LED 能夠充當光敏器件：它們在暴露於光線下時會產生少量電壓，就像小型太陽能電池一樣。這種特性可以在各種光敏電路中得到有益的應用。
顏色取決於用於構建 LED 的半導體材料，可以處於電磁頻譜的近紫外、可見或紅外部分。
|
|
伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的尼克·霍洛尼克（1928 年至今）於 1962 年研製出第一款實用的可見光譜 LED。 |
由於 LED 的化學物質與普通整流二極體不同，因此它們的正向電壓降也會不同。通常，LED 的正向電壓降比整流二極體大得多，從大約 1.6 伏特到超過 3 伏特不等，具體取決於顏色。標準尺寸 LED 的典型工作電流約為 20 mA。當從高於 LED 正向電壓的直流電壓源為 LED 供電時，必須包含一個串聯的“降壓”電阻，以防止電源電壓完全損壞 LED。請考慮以下示例電路
LED 降壓 1.6 伏特，電阻會降壓 4.4 伏特。根據歐姆定律 (R = E/I) 對電阻進行尺寸設定以使 LED 電流為 20 mA 就像取其電壓降 (4.4 伏特) 併除以電路電流 (20 mA) 一樣簡單。這給了我們 220 Ω 的數字。為了計算此電阻的功耗，我們將它的電壓降乘以它的電流 (P=IE)，最終得到 88 毫瓦，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，以及可能更高的功耗電阻。請考慮以下 24 伏電源的示例
在這裡，降壓電阻必須增加到 1.12 kΩ，以便在 20 mA 時降壓 22.4 伏特，這樣 LED 仍然只接收 1.6 伏特。這也使電阻功耗更高：448 毫瓦，幾乎是半瓦的功率！顯然，額定功率為 1/8 瓦甚至 1/4 瓦的電阻如果在這裡使用，將會過熱。
降壓電阻值對於 LED 電路不必精確。假設我們在上面的電路中使用 1 kΩ 電阻而不是 1.12 kΩ 電阻。結果將是更大的電路電流和 LED 電壓降，導致 LED 的亮度更高，使用壽命略短。降壓電阻的電阻過大（例如，1.5 kΩ 而不是 1.12 kΩ）會導致電路電流更小，LED 電壓更低，亮度更低。LED 對施加功率的變化非常寬容，因此您不必努力使降壓電阻的尺寸完美。
同樣，由於它們的獨特化學成分，LED 的反向峰值電壓 (PIV) 額定值比普通整流二極體低得多。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，應在 LED 與 LED 串聯連線一個保護性整流二極體，以防止在每個半週期反向擊穿。
發出的光的波長，以及因此的顏色，取決於形成 pn 結的材料。一個普通的二極體，通常由矽或鍺製成，會發射不可見的遠紅外光（所以你看不到它），但是用於 LED 的材料會發射對應於近紅外、可見或近紫外頻率的光。
與可以接入交流電或直流電的白熾燈泡不同，LED 需要一個具有正確極性的直流電源。當 pn 結兩端的電壓方向正確時，就會有大量的電流透過，並且裝置被認為是正向偏置的。在這種情況下，LED 兩端的電壓對於給定的 LED 是固定的，並且與發射的光子的能量成正比。如果電壓極性錯誤，則裝置被認為是反向偏置的，只有很少的電流透過，並且不會發射光。
由於 LED 的電壓電流特性與任何二極體非常相似，因此如果將它們連線到高於其開啟電壓的電壓源，它們可能會被破壞。
由於發射的光功率會輻射出去，因此正向偏置的 LED 兩端的壓降會隨著發射的光量增加而增加。一個結果是，相同型別的 LED 可以很容易地並聯執行。LED 的開啟電壓是顏色的函式，更高的正向壓降與發射更高能量（更藍）的光子有關。大多數 LED 在沒有損壞的情況下可以承受的反向電壓通常只有幾伏。一些 LED 單元包含兩個二極體，每個方向一個，每個二極體的顏色不同（通常是紅色和綠色），允許雙色執行或透過改變電壓在每個極性的持續時間來建立一系列顏色。
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波長越來越短的器件成為可能，從而產生各種顏色的光。
傳統 LED 由多種無機礦物質製成，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）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) - 正在開發中
給自己的一點提醒: 上面的列表來自公開資源，但至少有一種被列為藍色的 LED 不會產生藍光。（很有可能幾乎沒有，因為藍光的頻率更高。）由於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“天藍色”，因此在日常生活中這是一個常見的問題。青色 LED 可以透過以下方法與藍色 LED 區分：向輸出新增黃色熒光粉會產生綠色，而不是白色光。而且通常水色被稱為藍綠色，而實際上後者是青色，淺青綠色則是水色。令人困惑的是，青色 LED 被包裹在藍色的塑膠中。在對物理現象及其產生方式進行準確描述之前，需要做大量工作來消除這些關於顏色混合的直觀迷思。- 這需要整理一下
由中村修二在 1993 年於日本日亞化學工業株式會社工作期間發明的商業上可行的藍光 LED，並在 1990 年代後期廣泛應用。它們可以新增到現有的紅色和綠色 LED 中以產生白光。
如今生產的大多數“白色”LED 使用 450 nm 和 470 nm 藍色 GaN（氮化鎵）LED，其表面覆蓋著通常由摻鈰釔鋁石榴石（YAG:Ce）晶體制成的黃色熒光粉塗層，這些晶體已被粉末化並粘合在一種粘性粘合劑中。LED 晶片發出藍光，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最終會呈現出白色。
生產白光 LED 的最新方法根本不使用熒光粉，而是基於在 ZnSe 基板上外延生長硒化鋅（ZnSe），它同時從其活性區發射藍光，從基板發射黃光。
最近的顏色開發包括粉紅色和紫色。它們由一個或兩個熒光粉層覆蓋在一個藍光 LED 晶片上。粉紅色 LED 的第一層熒光粉是黃色發光的，第二層熒光粉是紅色或橙色發光的。紫色 LED 是在晶片上覆蓋橙色發光熒光粉的藍光 LED。一些粉紅色 LED 遇到了一些問題。例如，一些是塗有熒光漆或指甲油的藍光 LED，這些漆會脫落，一些是使用粉紅色熒光粉或染料的白色 LED，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、粉紅色和紫色 LED 相對昂貴，因此在商業應用中使用較少。
半導體晶片被包裹在一個堅固的塑膠透鏡中，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 被設計成使用不超過 30-60 毫瓦的電力。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 在一般照明需求中的使用。
|
|
2003 年 9 月，Cree 公司展示了一種新型藍光 LED，其在 20 mA 時效率為 35%。這產生了一種商業包裝的白光，其在 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。發光材料可以是結晶相的小有機分子，也可以是聚合物。聚合物材料可以是柔性的，因此這種 LED 被稱為 PLED 或 FLED。
與普通 LED 相比，OLED 更輕，聚合物 LED 還可以具有柔性的額外優勢。OLED 的一些未來應用可能是
- 光源
- 牆壁裝飾
- 發光織物
- 電腦螢幕
- 電視
以下是 LED 的已知應用列表，其中一些在以下文字中進行了進一步闡述
- 一般來說，常用於各種嵌入式系統中的資訊指示器（其中許多列在下面）
- 薄型輕質資訊顯示屏，例如公共資訊標誌（在機場和火車站等地）
- 狀態指示器，例如專業儀器和消費類音影片裝置上的開/關燈
- 遙控器中的紅外 LED（用於電視、錄影機等）
- 交通訊號燈中的燈組，取代彩色玻璃後面的普通燈泡
- 汽車指示燈和腳踏車照明，還用於行人，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），儘管現在大多數被 LCD 取代了
- 紅色或黃色 LED 用於需要保持夜視能力的環境中的指示器和[alpha]數字顯示器：飛機駕駛艙、潛艇和艦艇駕駛臺、天文臺，以及野外，例如夜間觀察動物和軍事野外使用
- 紅色或黃色 LED 也用於攝影暗室，為提供不會導致膠片意外曝光的照明
- 照明，例如手電筒（也稱為手電筒，英國）和 LCD 螢幕背光
- 訊號/緊急信標和閃光燈
- 運動感測器，例如機械和光學計算機滑鼠和軌跡球
- 在 LED 印表機中，例如高階彩色印表機
LED 在維護和安全性方面具有優勢。
- 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燬。
- LED 比白熾燈散發的熱量更少，而且比熒光燈更耐用。
- 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 LED 光源是由數十個器件組成的簇構建的。
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 不需要濾光器來吸收大部分發射的白光。有彩色熒光燈，但它們並不廣泛使用。LED 光本質上是有色的，並且有多種顏色可供選擇。最近推出的顏色之一是祖母綠綠色（藍綠色，約 500 奈米），它符合交通訊號和航行燈的法律要求。
|
|
世界上最大的 LED 顯示屏位於美國紐約時代廣場，高 36 米（118 英尺）。 |
有些應用專門需要不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，以及需要保持暗適應（夜視）的情況，例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良好選擇，因為人眼對黃色光更敏感。
電晶體
[edit | edit source]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。電晶體本身不放大電流，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經另外兩個端子的電流，因此被稱為電壓或電流控制電阻器。它是所有現代電子產品的關鍵元件。在數位電路中，電晶體用作非常快的電子開關，電晶體的排列可以作為邏輯閘、RAM 型儲存器和其他裝置。在類比電路中，電晶體本質上用作放大器。
電晶體在 60 年代也是電晶體收音機的通用名稱，電晶體收音機是一種袖珍行動式收音機，使用電晶體（而不是真空管）作為其有源電子器件。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是操作時結的正確偏置（極性）。對於任何給定的操作狀態，每種電晶體的電流方向和電壓極性完全相反。
雙極電晶體充當電流控制的電流調節器。換句話說，它們根據較小的控制電流來限制流經它們的電流。要控制的主要電流從集電極流向發射極，或從發射極流向集電極，具體取決於電晶體的型別（分別是 PNP 或 NPN）。控制主要電流的微小電流從基極流向發射極，或從發射極流向基極，同樣取決於電晶體的型別（分別是 PNP 或 NPN）。根據半導體符號的令人困惑的標準，箭頭始終指向電子流動的反方向
雙極電晶體被稱為雙極，因為它們中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（反之亦然）。換句話說，兩種型別的載流子——電子和空穴——構成了流經電晶體的主要電流。
如您所見，控制電流和受控電流始終透過發射極線網狀連線，並且它們的電子始終與電晶體箭頭的方向相反。這是使用電晶體的首要規則：所有電流必須朝正確的方向流動，以使器件能夠用作電流調節器。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中流動的唯一電流。相反，大的受控電流稱為集電極電流，因為它是在集電極線中流動的唯一電流。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，它會像一個斷開的開關一樣關閉，並阻止集電極電流。如果存在基極電流，那麼電晶體會像一個閉合的開關一樣開啟，並允許一定比例的電流流經集電極。集電極電流主要受基極電流的限制，而與推動它的電壓量無關。下一節將更詳細地探討使用雙極電晶體作為開關元件。
重要性
[edit | edit source]許多人認為電晶體是現代歷史上最偉大的發現或發明之一，與銀行和印刷機齊名。電晶體在現代社會中如此重要的關鍵在於它能夠使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，售價僅為幾蘭特，每個電晶體的成本僅為幾分之一美分。
低成本意味著電晶體已成為非機械任務的幾乎通用工具。以前，一個普通的裝置，比如冰箱，會使用機械裝置來控制，而如今使用幾百萬個電晶體和適當的計算機程式透過“蠻力”完成相同的任務往往更便宜。如今，電晶體已取代了幾乎所有機電裝置，大多數簡單的反饋系統，並且大量出現在從計算機到汽車的各種裝置中。
與低成本相輔相成的是越來越多地向“數字化”所有資訊發展。隨著電晶體計算機提供快速查詢（和排序）數字資訊的能力，人們在使所有資訊數字化方面投入了越來越多的努力。如今，現代社會中幾乎所有媒體都以數字形式提供，並由計算機進行轉換和呈現。普通“模擬”形式的資訊，例如電視或報紙，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。
電晶體作為開關
[edit | edit source]由於電晶體的集電極電流與基極電流成正比，因此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流經集電極的更大電子流。假設我們有一個燈，我們希望用開關開啟和關閉它。這樣的電路將非常簡單
為了說明，讓我們將一個電晶體插入開關的位置，以顯示它如何控制流經燈泡的電子。請記住，流經電晶體的受控電流必須流經集電極和發射極。由於我們要控制的是流經燈泡的電流，因此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的位置。我們還必須確保燈泡的電流沿與發射極箭頭符號相反的方向移動，以確保電晶體的結偏置正確
在這個例子中，我碰巧選擇了一個 NPN 電晶體。也可以選擇 PNP 電晶體來完成這項工作，它的應用看起來像這樣
NPN 和 PNP 之間的選擇實際上是任意的。重要的是保持正確的電流方向，以確保正確的結偏置（電子流與電晶體符號的箭頭相反）。
回到我們示例電路中的 NPN 電晶體，我們必須新增更多內容才能有基極電流。如果沒有連線到電晶體的基極線，基極電流將為零，電晶體將無法開啟，導致燈泡始終處於關閉狀態。請記住，對於 NPN 電晶體，基極電流必須由電子從發射極流向基極組成（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
如果開關斷開，電晶體的基極線將保持“懸空”（未連線到任何東西），並且沒有電流流過它。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經電晶體的基極，再流經開關，到達燈泡的左側，再回到電池的正極。此基極電流將使從發射極流經集電極的更大電子流能夠流動，從而點亮燈泡。在這種最大電路電流狀態下，電晶體被稱為飽和。
當然，使用電晶體以這種方式控制燈泡可能看起來毫無意義。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的意義何在？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，這裡需要強調兩點。第一，當以這種方式使用時，開關觸點只需處理開啟電晶體所需的少量基極電流，而電晶體本身則處理燈的大部分電流。如果開關的電流額定值較低，這可能是一個重要的優勢：一個小開關可以用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。請考慮這個例子，其中使用太陽能電池來控制電晶體，而電晶體反過來控制燈。
或者，我們可以使用熱電偶來提供開啟電晶體所需的基極電流。
甚至可以將具有足夠電壓和電流輸出的麥克風用來開啟電晶體，前提是其輸出經過整流從交流電轉換為直流電，這樣電晶體內部的發射極-基極 PN 結將始終處於正向偏置狀態。
現在，要點應該很明顯了：任何足夠的直流電流源都可以用來開啟電晶體，並且該電流源只需是使燈發光所需的電流的一小部分。在這裡，我們看到電晶體不僅起著開關的作用，而且起著真正的放大器的作用：使用相對低功率的訊號來控制相對大量的功率。請注意，為燈照明提供的實際功率來自示意圖右側的電池。它不是說來自太陽能電池、熱電偶或麥克風的小訊號電流被神奇地轉換為更大的功率。而是，這些小的電源只是控制著電池的功率來照亮燈。
場效應電晶體（FET）
[edit | edit source]注意：示意圖可以在維基百科上根據 GFDL 找到
P 型和 N 型 MOSFET 的示意圖符號。右側的符號包含一個用於電晶體體的額外端子（允許很少使用的通道偏置），而在左側的符號中，電晶體體隱式地連線到源極。
最常見的場效應電晶體型別是增強型 MOSFET（金屬-氧化物半導體場效應電晶體），它由單極導電通道和金屬柵極組成，柵極與主導電通道之間隔著一層薄薄的（SiO2）玻璃。這就是為什麼 FET 的另一種名稱是“單極電晶體”。當在柵極和源極之間施加一個（適當極性的）電位差時，電荷載流子就會被引入到通道中，使其導電。這種電流的量可以被調製，或者（幾乎）完全被關閉，方法是改變柵極電位。
由於柵極是絕緣的，所以沒有直流電流流向或流出柵極電極。這種柵極電流的缺乏以及 MOSFET 能夠像開關一樣工作的特性，使特別高效的數位電路能夠被建立，並且在低頻率下具有非常低的功耗。功耗隨著頻率的增加而顯著增加，因為 FET 控制端的電容負載在更高的頻率下需要更多的能量來擺動，與頻率成正比。因此，MOSFET 已經成為計算硬體（如微處理器）和儲存裝置（如 RAM）中使用的主要技術。雙極電晶體更耐用，因此更適合低阻抗負載和電感性（例如電機）負載。
功率 MOSFET 隨著溫度的升高而導電性降低，因此可以應用於並聯，以增加電流容量，這與雙極電晶體不同，雙極電晶體具有負溫度電阻係數，因此容易發生熱失控。這方面的缺點是，雖然功率 FET 可以透過減少流過它的電流來保護自己免受過熱，但必須透過使用比等效雙極器件更大的散熱器來避免高溫。宏觀的 FET 功率電晶體實際上是由許多小的電晶體組成的。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，將柵極匯流排連線到單個控制（柵極）端子。
耗盡型 FET 有點不同。它使用反向偏置二極體作為控制端，在正常工作時對驅動電路呈現電容負載。當柵極連線到源極時，DFET 處於完全導通狀態。改變 DFET 的電位（例如，將 N 通道柵極向下拉）將使它關閉，即“耗盡”通道（漏極-源極）中的電荷載流子。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），就像 DFET 一樣，透過提高柵極的電位而開啟。通常，MOSFET 上的柵極相對於源極端子可以承受 +-20V。如果一個人在不限制電流至幾毫安的情況下提高 N 通道器件的柵極電位，就會像任何其他小型二極體一樣破壞柵極二極體。為什麼我們通常認為 N 通道器件是預設的？在矽器件中，使用電子而不是空穴作為多數載流子的器件比其 P 型對應器件略快，並且可以承載更大的電流。GaAs 器件也是如此。
FET 的概念比雙極電晶體更簡單，並且可以由多種材料製成。
如今，MOSFET 電晶體最常見的應用是 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。它們使用一個圖騰柱結構，其中一個電晶體（拉高或拉低）處於導通狀態，而另一個處於截止狀態。因此，除了從一種狀態轉換到另一種狀態的短時間內，沒有直流漏電流。如前所述，柵極是電容性的，每次電晶體切換狀態時柵極的充放電是功耗的主要原因。
CMOS 中的 C 代表“互補”。拉高是一個 P 通道器件（使用空穴作為移動電荷載流子），拉低是一個 N 通道器件（電子載流子）。這允許控制端子的匯流排連線，但將電路的速度限制為較慢的 P 器件的速度（在矽器件中）。雙極器件的推輓解決方案包括使用電流源作為負載的“共射”。利用單極和雙極電晶體的電路稱為 Bi-Fet。最近的一項發展稱為“垂直 P”。以前，BiFet 晶片使用者不得不接受效能相對較差的（水平）P 型 FET 器件。這種情況不再存在，並且允許獲得更安靜和更快的類比電路。
FET 的一個巧妙變體是雙柵極器件。這使得有兩次機會關閉器件，而雙基極（雙極）電晶體則提供了兩次機會開啟器件。
FET 可以切換極性相反的訊號，如果它們的幅度遠小於柵極擺幅，因為器件（尤其是寄生二極體免費的 DFET）基本上是對稱的。這意味著 FET 是最適合模擬多路複用的型別。使用這個概念，例如，可以構建一個固態調音臺。
功率 MOSFET 具有一個“寄生二極體”（反向偏置），通常與導電通道並聯，其電流容量是導電通道的一半。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，儘管這在器件安裝後通常不是問題。
功率控制的更新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，以及類似於雙極器件的主導電通道。這些器件變得非常流行。