NMOS（N型金属氧化物半导体场效应晶体管）是常见的场效应晶体管（FET）的一种，其主要电极包括D极（Drain）、S极（Source）和G极（Gate），每个电极的工作原理如下：
G极（Gate，栅极）:
- 控制电极：G极控制NMOS的导通与关断。G极与半导体通道之间隔有一层非常薄的绝缘层（通常是氧化物）。
- 当在G极施加一个正电压（相对于S极）时，会在半导体中形成一个电子通道，这个通道使得电流能够从D极流向S极。施加的电压需要大于某个阈值电压（称为Vth）才能使通道导通。
- 工作原理：G极的电压控制通道的开启与关闭，当G极电压低于阈值电压时，通道关闭；当G极电压高于阈值电压时，通道开启。
S极（Source，源极）:
- 电流的入口：S极通常连接到电路的低电压端或者地。S极是电子的来源（因此称为“源极”）。
- 在NMOS中，电子是主要的载流子，电流由电子从S极流向D极（虽然传统电流方向定义是从D极流向S极，但实际载流子是电子，电子运动方向与电流方向相反）。
D极（Drain，漏极）:
- 电流的出口：当G极施加足够的正电压使通道导通时，电子从S极流入，在通道中流动，然后从D极流出。
- D极电压通常高于S极电压，提供推动电子从S极流向D极的电场。在导通状态下，电流流过NMOS，形成源极到漏极的通路。
NMOS的工作状态
NMOS的工作状态与G极、S极和D极之间的电压关系密切：
- 截止区（Cutoff Region）
：当G极电压低于阈值电压（V_GS < V_th），NMOS处于截止状态，通道未形成，S极和D极之间没有电流流动。
- 线性区（Linear Region）
：当G极电压高于阈值电压且D极电压较低时（V_GS > V_th 且 V_DS较小），通道完全打开，电流线性地随着V_DS增大而增大。此时NMOS像一个可变电阻器。
- 饱和区（Saturation Region）
：当G极电压足够高且D极电压较高时（V_GS > V_th 且 V_DS较大），通道饱和，电流达到最大值，进一步增大V_DS不会显著增加电流。在饱和区，NMOS用于放大器等需要稳定电流输出的场合。
总结：
- G极：控制电极，通过施加电压决定NMOS的导通与否。
- S极：源极，电流从此流入。
- D极：漏极，电流从此流出。
- NMOS的导通状态由G极相对于S极的电压决定，电流流动则通过D极和S极之间的电压差控制
- 这些原理使NMOS成为数字电路中的核心元件，广泛应用于逻辑门、放大器和开关等领域。
