MOSトランジスタ (MOSFET: Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor)はMOS構造を用いたトランジスタです．本記事ではMOSトランジスタについて説明します．
トランジスタとは
トランジスタは，入力信号によって端子間の電流を制御し，増幅器やスイッチとして使う半導体素子です．スイッチを組み合わせることで，複雑な処理を行うデジタル回路を構成できます．MOSFETには本来4端子がありますが，ボディーをソースにつないだ製品などでは3端子として扱います．
トランジスタが信号を増幅させる原理は，以下でMOSトランジスタの動作の説明としてします．
MOSトランジスタ (MOSFET)
MOSトランジスタ（MOSFET）はMOS構造を利用したトランジスタです。MOS構造は、ゲート電極・絶縁膜・半導体を積層した構造です。MOSはMetal-Oxide-Semiconductorの略ですが、実際のMOSデバイスではゲート電極や絶縁膜に金属以外・酸化シリコン以外の材料が使われることもあります。MOS構造はMIS構造の一種です（MIS構造についてはこちら）。
MOSFETの動作原理
MOSFETにはG (ゲート)，S (ソース)，D (ドレイン)，B (ボディー)の4端子があります．ボディーは基板やウェルの半導体領域に接続する端子です．個別部品ではソースと内部接続されることが多い一方，集積回路ではボディーの電位を共通に固定する場合もあります．図2に構造を示します．
MOSFETにはPチャネルMOSFET (pMOS)とNチャネルMOSFET (nMOS)があります．主に電流を運ぶキャリアは，pMOSでは正孔，nMOSでは電子です．このように一種類のキャリアが主に電流を運ぶため，ユニポーラトランジスタと呼ばれます．図2のような単純な平面構造ではソースとドレインは対称ですが，パワーMOSFETなどでは構造が異なるため，入れ替えて使えるとは限りません．
nMOSの動作原理について図３で説明していきます (pMOSは反対の動作をする)．MOSFETのゲート電極には，金属や高濃度に不純物を添加したポリシリコンなどが使われます．MIS構造で説明したように，このゲートにかける電圧によって，ゲート下に電子が存在する状態 (反転層)とそうでない状態を制御することができます．
ここではエンハンスメント型nMOSを考えます．ゲート・ソース間電圧\(V_{GS}\)がしきい値より十分低いと，チャネルを流れる電流は非常に小さくなります．\(V_{GS}\)を上げるとゲート直下に電子の反転層が形成され，ドレイン・ソース間に電圧をかけたときに電流が流れます．
以上のように動作するため、nMOSの電流-電圧特性は図3の右図のようになります（\(V_{GS}\)：ゲート－ソース間電圧、\(I_D\)：ドレイン電流）。
エンハンスメント型とデプレッション型
MOSFETにはエンハンスメント (Enhancement)型とデプレッション (Depletion)型があります．ドレイン・ソース間に電圧をかけた状態で，\(V_{GS}=0\) Vのときにチャネルがほぼオフなのがエンハンスメント型，オンなのがデプレッション型です．デプレッション型nMOSは，負の\(V_{GS}\)を加えてチャネルを空乏化させるとオフにできます．しきい値はゲート下の不純物濃度やゲート材料などで調整します．
MOSFETの記号
MOSFETの回路記号はたくさんありますが，よく使われる記号を図５に示します．4端子の記号と，ボディーを省略した3端子の記号があります．4端子の記号はpMOSかnMOSを示していますが，ゲート下に反転した層と基盤の型でp型からn型へ矢印が向きます．またエンハンスメント型はゲートに電圧をかけていない場合に電流が流れないので点線で，デプレッション型が電流が流れるので一本線で示されます．
CMOS電子回路
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）は，nMOSとpMOSを相補的に組み合わせる回路方式です．静的CMOSの論理回路では，入力が安定すると電源から接地までの直流経路が原則として途切れるため，静止時の消費電力を小さくできます．ただし，実際には漏れ電流があります．
入力の切り替え時には，配線や次段のゲートの容量を充放電するため，電力を消費します．また，切り替え途中にnMOSとpMOSが同時にオンになり，短絡電流が流れることもあります．このため，動作時の消費電力は動作周波数や電源電圧，負荷容量などに依存します．
CMOS回路はバイポーラトランジスタ (BJT)で構成したTTL (Transistor Transistor Logic)回路や，nMOSで構成したnMOS回路と比較して，低消費電力などのメリット持ち，現在 (2021/12/5現在)の主流となっています．
まとめ
- トランジスタ：スイッチや増幅器として働く3端子を持つ半導体素子
- MOSトランジスタ (MOSFET)：MOS構造を用いたトランジスタ
- MOSトランジスタの端子：G (ゲート)，S (ソース)，D (ドレイン)，B (ボディー)
- エンハンスメント型：V_GS=0 Vでチャネルがほぼオフ
- デプレッション型：V_GS=0 Vでチャネルがオン
- CMOS回路：pMOSとnMOSで構成された回路
