MOSFET внутри: затвор — это конденсатор

Внутри MOSFET нет провода между затвором и каналом. Затвор — металл (или поликремний), под ним тонкий слой оксида (десятки нанометров), под ним — канал.

Получается конденсатор: затвор — одна обкладка, канал — вторая, оксид — диэлектрик. Подали напряжение на затвор — на другой стороне притянулись заряды, и между истоком и стоком образовался проводящий канал.

Толщина оксида — ключевая характеристика: у современных чипов 1–2 нм (несколько атомных слоёв). Поэтому затвор имеет ёмкость в нанокулоны и легко пробивается статикой: достаточно 20 В на затворе, чтобы пробить оксид навсегда.

Структура: исток и сток — сильно легированные области n+, между ними канал p-типа. При нуле на затворе канал закрыт (нет пути), при напряжении выше порога — открыт.

Почему MOSFET, а не BJT: вход управляется напряжением и не потребляет ток в установившемся режиме. Плата за это — ёмкость затвора: чтобы быстро переключить, нужен импульс тока (Q = C × U, и для силовых ключей это десятки нанокулон, то есть амперы на наносекунды). Отсюда драйверы затвора.

Второй эффект: заряд затвора надо не только закачать, но и слить. Поэтому в схемах с быстрым ШИМ ставят резистор и иногда диод параллельно ему, чтобы разряжать быстрее.

И третье: паразитный диод между стоком и истоком есть всегда (структурно), поэтому MOSFET в одном направлении проводит даже закрытым. Это важно при коммутации индуктивных нагрузок.