Польовий транзистор (ПТ) — транзистор, в якого провідність каналу між витоком і стоком змінюється в залежності від прикладеної до заслону напруги, а струм дрейфу протікає в каналі під дією електричного поля між витоком і стоком (рис. 5.1).
Більшість сучасних цифрових інтегрованих мікросхем і значну частину аналогових виготовляють на польових транзисторах з ізольованим заслоном типу метал – діелектрик – напівпровідник польовий транзистор (МДНПТ).
Метал-діелектрик-напівпровідник польовий транзистор на відміну від біполярного або польового транзистора з p-n-переходом виготовляють на поверхні напівпровідникової монокристалічної пластини і його параметри залежать від умов на границі розділу діелектрик-напівпровідник.
Порогова напруга
Порогову напругу МДНПТ розраховують за виразом:
 ,
| (5.1) |
де UFB – напруга плоских зон. Її розраховують за виразом:
 .
| (5.2) |
Потенціальний бар’єр 
між алюмінієм (метеріалом заслону) і силіцієм розраховують за формулами:
- для силіцію n-типу
| (5.3) |
- для силіцію р-типу
 ,
| (5.4) |
де jFn, jFp – потенціал Фемі в напівпровіднику n – і напівпровіднику p – типу. Величини 
та 
завжди від’ємні.
Значення потенціалів jMS для заслонів, виготовлених із полісиліцію n+-типу на силіції n-типу визначають за виразом:
 ,
| (5.5) |
а на силіції p-типу – за виразом:
| (5.6) |
де індекс у дужках указує на тип провідності силіцію основи.
Значення потенціалів jMS для заслонів із полісиліцію p+-типу розраховують за виразами:
 ;
| (5.7) | |
| (5.8) |
У формули необхідно підставляти абсолютні значення потенціалів Фермі.
Густина заряду на границі розділювання Si-SiO2 Qox завжди позитивна і залежить від кристалографічної орієнтації поверхні силіцієвих пластин і способів очищення поверхні
 ,
| (5.9) |
де NSS – густина поверхневих станів. Для пластин силіцію з кристалічною орієнтацією (111) густина поверхневих станів дорівнює 5×1015 м-2, для силіцію з кристалічною орієнтацією (110) — 2×1015 м-2, для силіцію з кристалічною орієнтацією (100) — 9×1014 м-2.
Питому ємність C0.ox розраховують за формулою
 ,
| (5.10) |
де eo – діелектрична проникність вакууму; eoх – відносна діелектрична проникність діоксиду (eoх = 4); dox – товщина шару діоксиду.
Поверхневий потенціал 
удвічі перевищує потенціал Фермі в об’ємі напівпровідника
| ФB = - 2jF. | (5.11) |
Знак ФВ залежить від типу провідності силіцію. Для напівпровідника n – типу провідності поверхневий потенціал буде мати від’ємну полярність. Для напівпровідника p – типу провідності поверхневий потенціал буде мати позитивну полярність.
Густину просторового заряду QB0 іонізованих атомів домішки за умови відсутності зовнішнього зміщення на індукованому р-n-переході канал-основа UDS = 0 розраховують за виразом:
 ,
| (5.12) |
де N – концентрація легуючої домішки в монокристалічній напівпровідниковій основі.
Полярність густини заряду QB0 залежить від типу провідності силіцію. Для силіцію n-типу густина заряду QB0 позитивна, а для силіцію р-типу густина заряду QB0 негативна.
Для забезпечення умов функціонування МДНПТ між витоком і стоком вмикають напругу UDS, яка створює зворотне зміщення р-n-переходу канал-основа. За таких умов величина QB зросте. Густину заряду QB розраховують за формулою
 ,
| (5.13) |
де U – напруга на р-n-переході канал-основа.
Порогову напругу за умов зворотного зміщення p-n-переходу основа-витік розраховують за виразом:
| UGST.ф = UGST (UBS = 0) + DUGST, | (5.14) |
де DUGST – величина зміщення порогової напруги; UBS – напруга зворотного зміщення переходу основа – витік МДНПТ. Величину зміщення порогової напруги розраховують за виразами:
  для n-канальних;
| (5.15) |
 для p-канальних транзисторів.
| (5.16) |
Для n-канального транзистора точний розрахунок величини зміщення порогової напруги виконують за виразом:
| (5.17) |
Струми транзистора
Якщо в якості заземленого електрода використовувати витік МДНПТ, то струм стік – витік ІDS.n n- канального транзистора визначають за виразами:
- у лінійній області ВАХ
 
| (5.18) |
- в області насичення ВАХ
 
| (5.19) |
де ms.n – середня поверхнева рухливість електронів у каналі; dOX – товщина діоксиду над каналом; eOX- відносна діелектрична проникність оксиду; L- довжина каналу; W – ширина каналу; UGS – напруга заслін-витік; UGST – порогова напруга.
Для розрахунків струмів p – канального транзистора необхідно скористатися попередніми формулами, замінивши в них середню поверхневу рухливість електронів у каналі на середню поверхневу рухливість дірок у каналі ms.p.
Поверхневу рухливість носіїв у каналі МДНПТ, обмежену поперечним електричним полем заслону, розраховують за виразом:
 ,
| (5.20) |
де m0 - рухливість носіїв у приповерхневому шарі в слабкому електричному полі, яка не залежить від напруги на заслоні; q - коефіцієнт зменшення приповерхневої рухливості m^(UGS) поперечним полем заслону. Для технологій з 1 мкм топологічними нормами q = 0,08 В-1.
Рухливість носіїв у каналі МДНПТ обмежену повздовжнім електричним полем, створюваним напругою між витоком та стоком, розраховують за виразом:
| (5.21) |
де h = m^(UGS)/(vмакс L) - коефіцієнт насичення швидкості носіїв; vмакс - максимальна швидкість носіїв, vмакс» 0,6.105 м/с: L - ефективна довжина каналу.
Параметри транзистора
Коефіцієнт провідності 
визначають за формулою
| (5.22) |
де індекс n позначає належність коефіцієнта 
до n-канального транзистора. Для розрахунків коефіцієнта провідності p – канального транзистора необхідно в рівнянні замінити ms.n на ms.p.
Питому крутість транзистора kn розраховують за формулою
 .
| (5.23) |
Вона може бути змінена в процесі проектування транзистора, оскільки залежить від геометричних розмірів: довжини каналу L та ширини каналу W.
Провідність каналу в лінійній області ВАХ за умов сильного сигналу розраховують за виразом:
| (5.24) |
Провідність каналу G0 на початковому відрізку лінійної області ВАХ розраховують за виразом:
| (5.25) |
Пряму динамічну передавальну провідність або крутість gms визначають за умов постійної напруги на стоці UDS
| (5.26) |
Вихідну динамічну провідність визначають в області насичення за постійного значення напруги заслін-витік UGS
 ,
| (5.27) |
де UA – напруга Ерлі.
Напругу Ерлі визначають за формулою
 ,
| (5.28) |
де LТ - топологічна довжина каналу; 
– товщина області просторового заряду p-n-переходу стік – основа, - її розраховують за виразом:
| (5.29) |
де U0 – висота потенціального бар’єра p-n-переходу стік-основа, яка має значення приблизно 0,75 В; N- концентрація домішки в основі.
Значення UA для більшості польових транзисторів знаходиться в межах від 10 до 200 В.
Ефективну довжину каналу L визначають за виразом:
 .
| (5.30) |
Динамічний вихідний опір rds = 1/ gds визначають за виразом:
| (5.31) |
Опір каналу відритого транзистора в лінійній області характеристик розраховують за формулою
| (5.32) |
Опір каналу відкритого транзистора R0 на початку координат, тобто за UDS = 0 розраховують за формулою
| (5.33) |
З урахуванням виразів наведених раніше параметрів питому крутість транзистора розраховують за формулою
 ,
| (5.34) |
а коефіцієнт провідності - за формулою
 .
| (5.35) |
Коефіцієнт підсилення транзистора за напругою KU у режимі насичення визначають за виразом:
 .
| (5.36) |
Коефіцієнт впливу основи SB досягає максимального значення за відсутності напруги зміщення основи. Його визначають за формулою
 .
| (5.37) |
Коефіцієнт впливу основи SB за зворотного зміщення p-n-переходу основа-витік UBS визначають за формулою
| (5.38) |
