栅极、源极与漏极

用电场控制负载

MOSFET 是 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，即金属氧化物半导体场效应晶体管：绝缘栅极的电场控制导电沟道。这个 n 沟道示例中，电子是带负电的载流子；栅极负责控制，源极接 0 V，漏极接负载。毫瓦（mW）是千分之一瓦特。

实验台

改变电路设置，预测读数，再检查挑战结果。这些是教学模型，每课都会说明模型的假设。

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工作原理

教学开关：栅极电压达到 3 V 时导通电阻为 2 Ω，否则断开。不模拟真实曲线、栅极电容或体二极管；真实阈值电压不保证完全导通。 G、D、S 分别标记栅极、漏极、源极。VGS 是栅源电压（这里记作 Vg）；VDS 是漏源电压，由于源极为 0 V，这里也等于漏极电压。

Vg 是栅极相对源极的电压，Vs 是电源电压，RL 是负载电阻。导通时 I = Vs/(RL + 2 Ω)，漏极电压 = I × 2 Ω，开关损耗 = I² × 2 Ω。栅极提供控制，负载能量来自电源。

难度

搭建 · 搭建电路
开启 5 V 电源，栅极 0 V，负载 100 Ω。保持负载关闭。
需要提示？
Vs = 5 V; Vg = 0 V; RL = 100 Ω → 0 mA
探索 · 改变一个参数
保持电源 5 V、负载 100 Ω，栅极设为 5 V。读出约 49.02 mA。
需要提示？
Vs = 5 V; Vg = 5 V; RL = 100 Ω → 49.02 mA
独立解题 · 完成挑战
电源 12 V、栅极 5 V 时，得到 20–30 mA，开关损耗不超过 2 mW。
需要提示？
Vs = 12 V; Vg = 5 V; RL = 400 Ω → 29.85 mA; 1.782 mW

延伸阅读与电路配方

理想绝缘栅极在稳定状态不取电流，但真实栅极切换时要对电容充放电。

导通电阻的损耗是 I²R：固定电阻时，电流加倍使发热功率变为四倍。

阈值电压说明开始导电，不是让任意负载都能完全导通的通用栅极电压。