MOSFET栅极使用多晶硅取代了金属的因素MOSFET的栅极材料理论上MOSFET的栅极应当尽量选择电性良好的导体，多晶硅在通过重掺杂之后的导电性可以用在MOSFET的栅极上，但是并非完美的选择MOSFET使用多晶硅作为的理由如下：⒈ MOSFET的临界电压（threshold voltage）重要由栅极与通道材料的功函数（work function）之间的差别来决定，而由于多晶硅本质上是半导体，因此可以藉由掺杂不同极性的杂质来变化其功函数更重要的是，由于多晶硅和底下作为通道的硅之间能隙（bandgap）相似，因此在减少PMOS或是NMOS的临界电压时可以藉由直接调节多晶硅的功函数来达到需求反过来说，金属材料的功函数并不像半导体那么易于变化，如此一来要减少MOSFET的临界电压就变得比较困难并且如果想要同步减少PMOS和NMOS的临界电压，将需要两种不同的金属分别做其栅极材料，对于制程又是一种很大的变量⒉ 硅—二氧化硅接面通过近年的研究，已经证明这两种材料之间的缺陷（defect）是相对而言比较少的反之，金属—绝缘体接面的缺陷多，容易在两者之间形成诸多表面能阶，大为影响元件的特性⒊ 多晶硅的融点比大多数的金属高，而在现代的半导体制程中习惯在高温下沉积栅极材料以增进元件效能。
金属的融点低，将会影响制程所能使用的温度上限但是多晶硅虽然在过去二十年是制造MOSFET栅极的原则，但也有若干缺陷使得将来仍然有部份MOSFET也许使用金属栅极，这些缺陷如下：⒈ 多晶硅导电性不如金属，限制了讯号传递的速度虽然可以运用掺杂的方式改善其导电性，但成效仍然有限有些融点比较高的金属材料如：钨（Tungsten）、钛（Titanium）、钴（Cobalt）或是镍（Nickel）被用来和多晶硅制成合金此类混合材料一般称为金属硅化物（silicide）加上了金属硅化物的多晶硅栅极有著比较好的导电特性，并且又可以耐受高温制程此外由于金属硅化物的位置是在栅极表面，离通道区较远，因此也不会对MOSFET的临界电压导致太大影响在栅极、源极与漏极都镀上金属硅化物的制程称为“自我对准金属硅化物制程”（Self-Aligned Silicide），一般简称salicide制程⒉ 当MOSFET的尺寸缩的非常小、栅极氧化层也变得非常薄时，例如目前的制程可以把氧化层缩到一纳米左右的厚度，一种过去没有发现的现象也随之产生，这种现象称为“多晶硅耗尽”当MOSFET的反转层形成时，有多晶硅耗尽现象的MOSFET栅极多晶硅接近氧化层处，会浮现一种耗尽层（depletion layer），影响MOSFET导通的特性。
要解决这种问题，金属栅极是最佳的方案目前可行的材料涉及钽（Tantalum）、钨、氮化钽（Tantalum Nitride），或是氮化钛（Titalium Nitride）这些金属栅极一般和高介电常数物质形成的氧化层一起构成MOS电容此外一种解决方案是将多晶硅完全的合金化，称为FUSI（FUlly-SIlicide polysilicon gate）制程MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）MOSFET根据其“通道”（工作载流子）的极性不同，可分为“N型”与“P型” 的两种类型，一般又称为NMOSFET与PMOSFET，其她简称尚涉及NMOS、PMOS等构造图1是典型平面N沟道增强型NMOSFET的剖面图它用一块P型硅半导体材料作衬底，在其面上扩散了两个N型区，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiO2）绝缘层，最后在N区上方用腐蚀的措施做成两个孔，用金属化的措施分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极）、S（源极）及D（漏极），如图所示。
从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结一般状况下，衬底与源极在内部连接在一起，这样，相称于D与S之间有一种PN结图1是常用的N沟道增强型MOSFET的基本构造图为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、减少导通电阻、提高开关特性等有不同的构造及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS等构造虽然有不同的构造，但其工作原理是相似的，这里就不一一简介工作原理要使增强型N沟道MOSFET工作，要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID变化VGS的电压可控制工作电流ID如图2所示若先不接VGS（即VGS=0），在D与S极之间加一正电压VDS，漏极D与衬底之间的PN结处在反向，因此漏源之间不能导电如果在栅极G与源极S之间加一电压VGS此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子（空穴）的极性相反，因此称为“反型层”，这反型层有也许将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。
当VGS电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P型衬底中的空穴中和，因此在这种状况时，漏源之间仍然无电流ID当VGS增长到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道，这个临界电压称为启动电压（或称阈值电压、门限电压），用符号VT表达（一般规定在ID=10uA时的VGS作为VT）当VGS继续增大，负电荷增长，导电沟道扩大，电阻减少，ID也随之增长，并且呈较好线性关系，如图3所示此曲线称为转换特性因此在一定范畴内可以觉得，变化VGS来控制漏源之间的电阻，达到控制ID的作用由于这种构造在VGS=0时，ID=0，称这种MOSFET为增强型另一类MOSFET，在VGS=0时也有一定的ID（称为IDSS），这种MOSFET称为耗尽型它的构造如图4所示，它的转移特性如图5所示VP为夹断电压（ID=0）耗尽型与增强型重要区别是在制造SiO2绝缘层中有大量的正离子，使在P型衬底的界面上感应出较多的负电荷，即在两个N型区中间的P型硅内形成一N型硅薄层而形成一导电沟道，因此在VGS=0时，有VDS作用时也有一定的ID(IDSS）；当VGS有电压时（可以是正电压或负电压），变化感应的负电荷数量，从而变化ID的大小。
VP为ID=0时的-VGS，称为夹断电压概述从名字表面的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象由于MOSFET里代表“metal”的第一种字母M在当下大部分同类的元件里是不存在的初期MOSFET的栅极（gate electrode）使用金属作为其材料，但随著半导体技术的进步，随后MOSFET栅极使用多晶硅取代了金属在解决器中，多晶硅栅已经不是主流技术，从英特尔采用45纳米线宽的P1266解决器开始，栅极开始重新使用金属MOSFET在概念上属于“绝缘栅极场效晶体管”（Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET），而IGFET的栅极绝缘层有也许是其她物质而非MOSFET使用的氧化层有人在提到拥有多晶硅栅极的场效晶体管元件时比较喜欢用IGFET，但是这些IGFET多半指的是MOSFETMOSFET里的氧化层位于其通道上方，根据其操作电压的不同，这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃（Å）不等，一般材料是二氧化硅（silicon dioxide,SiO2），但是有些新的进阶制程已经可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride,SiON）做为氧化层之用。
今日半导体元件的材料一般以硅（silicon）为首选，但是也有些半导体公司发展出使用其她半导体材料的制程，当中最出名的例如IBM使用硅与锗（germanium）的混合物所发展的硅锗制程（silicon-germanium process,SiGe process）而可惜的是诸多拥有良好电性的半导体材料，如砷化镓（gallium arsenide,GaAs），由于无法在表面长出品质够好的氧化层，因此无法用来制造MOSFET元件当一种够大的电位差施于MOSFET的栅极与源极（source）之间时，电场会在氧化层下方的半导体表面形成感应电荷，而这时所谓的“反型层”（inversion channel）就会形成通道的极性与其漏极（drain）与源极相似，假设漏极和源极是N型，那么通道也会是N型通道形成后，MOSFET即可让电流通过，而根据施于栅极的电压值不同，可由MOSFET的通道流过的电流大小亦会受其控制而变化电路符号MOSFET的核心：金属—氧化层—半导体电容金属—氧化层—半导体构造MOSFET在构造上以一种金属—氧化层—半导体的电容为核心（如前所述，今日的MOSFET多半以多晶硅取代金属作为其栅极材料），氧化层的材料多半是二氧化硅，其下是作为基极的硅，而其上则是作为栅极的多晶硅。
这样子的构造正好等于一种电容器（capacitor），氧化层扮演电容器中介电质（dielectric material）的角色，而电容值由氧化层的厚度与二氧化硅的介电常数（dielectric constant）来决定栅极多晶硅与基极的硅则成为MOS电容的两个端点当一种电压施加在MOS电容的两端时，半导体的电荷分布也会跟著变化考虑一种P型的半导体（空穴浓度为NA）形成的MOS电容，当一种正的电压VGB施加在栅极与基极端（如图）时，空穴的浓度会减少，电子的浓度会增长当VGB够强时，接近栅极端的电子浓度会超过空穴这个在P型半导体中，电子浓度（带负电荷）超过空穴（带正电荷）浓度的区域，便是所谓的反转层（inversion layer）MOS电容的特性决定了MOSFET的操作特性，但是一种完整的MOSFET构造还需要一种提供多数载流子（majority carrier）的源极以及接受这些多数载流子的漏极常用于MOSFET的电路符号有诸多种变化，最常用的设计是以一条直线代表通道，两条和通道垂直的线代表源极与漏极，左方和通道平行并且较短的线代表栅极，如下图所示有时也会将代表通道的直线以破折线替代，以辨别增强型MOSFET（enhancement mode MOSFET）或是耗尽型MOSFET（depletion mode MOSFET）此外又分为NMOSFET和PMOSFET两种类型，电路符号如图所示（箭头的方向不同）。
由于集成电路芯片上的MOSFET为四端元件，因此除了栅极、源极、漏极外，尚有一基极（Bulk或是Body）MOSFET电路符号中，从通道往右延伸的箭号方向则可表达此元件为N型或是P型的MOSFET箭头方向永远从P端指向N端，因此箭头从通道指向基极端的为P型的MOSFET，或简称PMOS（代表此元件的通道为P型）；反之若箭头从基极指向通道，则代表基极为P型，而通道为N型，此元件为N型的MOSFET，简称NMOS在一般分布式MOSFET元件（discrete device）中，一般把基极和源极接在一起，故分布式MOSFET一般为三端元件而在集成电路中的MOSFET一般由于使用同一种基极（common bulk），因此不标示出基极的极性，而在PMOS的栅极端多加一种圆圈以示区别（这是国外符号，国标符号见图）这样，MOSFET就有了4钟类型：P沟道增强型，P沟道耗尽型，N沟道增强型，N沟道耗尽型，它们的电路符号和应用特性曲线如下图所示操作原理构造一种NMOS晶体管的立体截面图左图是一种N型 MOSFET（如下简称NMOS）的截面图如前所述，MOSFET的核心是位于中央的MOS电容，而左。