在SSD科普第二篇中，我曾以浮栅晶体管为例，介绍NAND Cell怎样存储数据。
当时为了尽快讲到NAND怎样保存数据，我直接从浮栅结构讲起，却跳过了一个更加基础的问题：栅极明明与下面的硅隔着绝缘层，为什么还能控制源极和漏极之间导通？
后来写到Program、Read、阈值电压和Vth Tracking时，我越来越觉得，这块基础如果没有真正弄明白，后面的很多内容就只能靠记忆。
所以写到今天，我想回过头来，再讲一次浮栅晶体管。不过这一次，我们不急着讲怎样存储数据，而是先从最普通的场效应管讲起。
家里的灯，按下开关以后，里面的金属片碰在一起，电路接通，灯就亮了。
但芯片非常小，里面不可能放几亿个需要用手按的机械开关。工程师需要一种不用真的碰在一起，也能控制电流的电子开关。
这种器件，就是场效应管。
场效应管有很多种，下面先讲最常见的 NMOS。
一、源极和漏极之间，原本没有路
如图所示，NMOS主要有三个重要部分：
源极，是电子通道的一头。
漏极，是电子通道的另一头。
栅极，负责控制这条通道开还是关。
源极和漏极虽然离得很近，但中间一开始没有可以让电子顺利通过的路。
就像两个村庄离得不远，中间却是一片泥地。没有公路，车自然开不过去。
栅极就在这片泥地的上方。但栅极并没有直接接触下面的材料，中间还隔着一层很薄的绝缘层。
既然没有接触，栅极是怎样控制电流的呢？
二、栅极不送电子，只负责把电子吸过来
给栅极加上正电压后，栅极周围会产生一种看不见的力量，这就是电场。
它有点像磁铁的吸引力。磁铁隔着一张纸，仍然可以吸住下面的铁钉。栅极也一样，虽然隔着绝缘层，却能够吸引下面的电子。
刚开始，栅极电压比较低，只能吸引少量电子。这些电子零零散散，还不能把源极和漏极连起来。
随着栅极电压继续升高，聚集过来的电子越来越多，最后在源极和漏极之间形成一条连续的“电子道路”。
这条道路在教材中叫做沟道。
所以，栅极并不是把电子直接送进沟道，而是隔着绝缘层，把原本分散的电子聚集起来，临时铺出一条路。如图所示：
三、路修好了，还要有人推动电子前进
沟道形成以后，电子也不会自动移动。
就像公路修好了，如果没有动力，汽车也不会自己往前开。
所以，还要在源极和漏极之间加一个电压。这个电压会推动电子沿着沟道移动，于是源极和漏极之间就有了电流。
这两个电压的作用并不一样：
栅极电压负责修路，并决定这条路有多好走。
源极和漏极之间的电压，负责推动电子沿着路移动。
如图所示：
简单来说：
栅极负责把路修出来，漏源电压负责让电子跑起来。
四、栅极电压越高，通过的电流越大
场效应管不只是控制开和关，还能控制通过多少电流。
栅极电压低时，吸引来的电子较少，沟道比较难走，通过的电流也较小。
栅极电压升高后，吸引来的电子更多，沟道更容易通过，电流也会变大。
所以，栅极很像一个电子阀门。
阀门开得小，流量就小；阀门开得大，流量就大。
但要注意，栅极并没有制造这些电流。真正提供能量的是外部电源，栅极只是负责控制电流能通过多少。
就像我们用手轻轻拧开水龙头，就能放出很多水。水不是手产生的，手只是控制阀门。
如图所示：
五、场效应管为什么能够放大
假设栅极电压只变化了一点，沟道中的电子数量就会跟着变化，流过的电流也会发生变化。
再让这个变化的电流经过一个电阻，就能产生更明显的输出电压变化。
于是，一个较小的输入变化，控制了一个较大的输出变化，这就是放大。
场效应管并没有凭空产生能量。能量仍然来自外部电源，栅极只是用较小的信号，控制外部电源释放多少电流。
六、为什么叫“场效应管”
“场”，指的是栅极产生的电场。
“效应”，指的是电场会改变下面电子的分布。
“管”，指的是它能够控制电流。
所以，场效应管这个名字的意思就是：
利用电场的作用，控制电流能不能通过，以及能够通过多少。
七、最后总结
源极和漏极之间原本没有路。
给栅极加上电压后，栅极隔着绝缘层，把电子吸引到下面，形成一条导电通道。
栅极电压越高，这条路越容易通过电流；而真正推动电子移动的，是源极和漏极之间的电压。
一句话概括：
场效应管就像一个不用直接接触的电子阀门，栅极只需要产生电场，就能控制另一条电路中的电流。
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