MOS管，即Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，是我們常見的一種半導體器件，也被廣泛稱為MOSFET。
這種元件的工作原理獨特且高效，主要是通過控制柵極電壓來調控電流在兩個源極和漏極之間的流動，這也是其被稱為場效應晶體管（Field-Effect Transistor， 簡稱FET）的原因。
在深入瞭解MOS管的工作原理之前，我們先來詳細解析一下它的結構。 MOS管主要由三部分構成：金屬（Metal）、氧化物（Oxide）和半導體（Semiconductor）。
金屬部分，也就是柵極，位於器件的頂部，而源極和漏極則位於器件的底部，二者之間被一層氧化物絕緣層隔開。 當我們在柵極上施加電壓時，這層氧化物絕緣層會產生一個電場。
這個電場會進一步影響半導體材料中的電荷分佈，形成一個導電通道，使電流可以從源極流向漏極。 這個過程被稱為「 場效應」 ，因為是通過電場而非直接通過電荷的流動來控制電流的。
此外，通過改變柵極上的電壓，我們可以調控導電通道的寬度，從而改變源極和漏極之間的電阻，實現電流的精確控制。 這就是MOS管作為開關或放大器在電子設備中廣泛應用的原因。
在實際應用中，MOS管的表現往往受到許多因素的影響，如溫度、電壓和電流的大小、材料的特性等。 因此，設計和使用MOS管需要深入了解這些物理原理，並根據具體的應用需求進行合理的參數設置和優化MOS管的種類：
MOS管是FET的一種（另一種為JFET結型場效應管），主要有兩種結構形式：N溝道型和P溝道型; 又根據場效應原理的不同，分為耗盡型（當柵壓為零時有較大漏極電流）和增強型（當柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之後才有漏極電流）兩種。
因此，MOS管可以被制構成P溝道增強型、P溝道耗盡型、N溝道增強型、N溝道耗盡型4種類型產品。
MOS管特點：
1. MOS管的輸入阻抗極高，這得益於其柵極上的絕緣膜氧化物，其阻抗值非常大。 因此，其輸入端幾乎不消耗電流，使其非常適合作為電子開關使用。
2. MOS管的導通電阻非常低，可以低至幾個毫歐，從而實現了極低的傳導損耗。
3. MOS管的開關速度非常快，並且開關損耗也很低，這使得它特別適合用於PWM輸出模式。
4. MOS管在電路設計方面具有很大的靈活性，其柵極偏壓可以是正、負或零。 相比之下，三極體只能在正向偏置下工作，而電子管則只能在負偏壓下工作。
5. MOS管具有低功耗、性能穩定、抗輻射能力強等優點，並且製造成本低廉，佔用空間小，具有高整合度。
6. 需要注意的是，MOS管的柵極很容易被靜電擊穿。 由於其柵極輸入阻抗大，感應電荷難以釋放，高壓很容易擊穿絕緣層，從而導致損壞。
由於MOS管具有上述諸多優勢，現在晶元內部集成的幾乎都是MOS管。
IGBT：即絕緣柵雙極型晶體管，是一種複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，由雙極型三極體（BJT）和絕緣柵型場效應管（MOS）組成。 它兼具金氧半場效晶體管（MOSFET）的高輸入阻抗和電力晶體管（GTR）的低導通壓降兩大優點。
GTR具有低飽和壓降和高載流密度的特點，但其驅動電流相對較大，這主要歸因於其Vbe值為0.7V，而Ic可以很大，這取決於PN結的材料和厚度。 另一方面，MOSFET的驅動功率很小，開關速度快，但其導通壓降較大，載流密度較小。 這是因為MOS管存在Rds，當Ids較大時，會導致Vds也較大。
IGBT成功結合了以上兩種器件的優勢，具有較小的驅動功率和較低的飽和壓降，因此非常適合應用於直流電壓為600V及以上的變流系統，如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路以及牽引傳動等領域。
IGBT的主要功能是將高壓直流電轉換為交流電，並實現變頻控制，因此在電動車等領域得到了廣泛應用。 N溝道IGBT的簡化等效電路和電氣圖形符號如下：
當柵極G處於高電平時，NMOS晶體管導通，從而使得PNP晶體管的CE極間也導通，允許電流從CE極間流過。 相反，當柵極G處於低電平時，NMOS晶體管截止，因此PNP晶體管的CE極間也截止，此時沒有電流流過。
IGBT與MOSFET不同，內部沒有寄生的反向二極體，因此在實際使用中（感性負載）需要搭配適當的快恢復二極體。
優點：
1. 具有卓越的電壓和電流處理能力。
2. 極高的輸入阻抗。
3. 可使用極低電壓控制高電流的切換。
4. 配備電壓控制裝置，無輸入電流，實現低輸入損耗。
5. 柵極驅動電路簡易且經濟，降低了對柵極驅動的要求。
6. 通過施加正電壓輕鬆開啟，施加零電壓或輕微負電壓則可輕鬆關閉。
7. 擁有極低導通電阻。
8. 高電流密度，使得晶元尺寸更為緊湊。
9. 相較於BJT和MOS管，具有更高的功率增益。
10. 開關速度超越BJT。
11. 可使用低控制電壓切換高電流電平。
12. 雙極性質，提升傳導性。
13. 安全可靠。
缺點：
1. 開關速度相較於MOS管稍顯遜色。
2. 由於其單向性，無法直接處理AC波形，需附加電路支援。
3. 不能承受過高的反向電壓。
4. 價格高於BJT和MOS管。
5. 採用類似於晶閘管的P-N-P-N結構，存在鎖存問題。
MOS管和IGBT應用區別：
MOSFET：在高頻開關應用具備優勢
MOSFET的優點決定了它非常適合高頻且開關速度要求高的應用。 在開關電源領域中，MOSFET的寄生參數至關重要，它決定了轉換時間、導通電阻、振鈴（開關時超調）和擊穿等性能。
IGBT：在高壓大電流應用具備優勢
IGBT在處理和傳導中至超高電壓和大電流具有極大優勢，由於它擁有非常高的柵極絕緣特性，並且在電流傳導過程中產生非常低正向壓降，儘管出現浪湧電壓，IGBT的運行也不會受到干擾。
不過，與MOSFET相比，IGBT開關速度較慢，關斷時間較長，不適合高頻應用
