הטרנזיסטור כמתג.

שלב 1 מתוך 9

שלוש רגליים

בסצנה טרנזיסטור מסוג MOSFET מחבר נורה של 18 Ω לסוללה של 9 V. יש לו שלוש רגליים: הזרם לנורה זורם בין המקור לשפך, והרגל השלישית, השער, מחוברת לספק מתח נפרד, שהמד שלו מראה את המתח ואת הזרם שהוא נותן. במתח השער של 5 V הנורה דולקת.

שלב 2 מתוך 9

הסף

בין המקור לשפך יש צורן מסוג p, וכמעט אין בו אלקטרונים חופשיים. מתח חיובי על השער מושך אלקטרונים אל פני השטח שמתחתיו. רק מעבר למתח מסוים, הסף, שכאן 1.5 V, מצטברים מספיק אלקטרונים כדי ליצור יריעה דקה מסוג n, התעלה, שמחברת את המקור לשפך.

שלב 3 מתוך 9

החוק הריבועי

התקרבות לתעלה על תעלה, ומתח השער בדיוק על הסף. ממש מעל הסף התעלה דקה, והטרנזיסטור עצמו מגביל את הזרם:

$I = \frac{k}{2}\left(V_{GS} - V_T\right)^2$$I =$$\frac{k}{2}\left(V_{GS} - V_T\right)^2$⁠

כאן $V_{GS}$⁠ הוא מתח השער, $V_T$⁠ הסף, ו־$k$⁠ קבוע של הטרנזיסטור. שימו לב שהתעלה דקה יותר בצד של השפך.

שלב 4 מתוך 9

באמצע

הנורה והטרנזיסטור מחוברים בטור, ולכן המתח של הסוללה מתחלק ביניהם: מה שלא נופל על הנורה, $IR$⁠, נופל על הטרנזיסטור, $V_{DS}$⁠. והספק הוא תמיד זרם כפול מתח. מתח השער נעול.

שלב 5 מתוך 9

דלוק לגמרי

העלו את מתח השער, והתעלה מתעבה. אבל הזרם לא יכול לגדול בלי סוף: גם אם הטרנזיסטור היה חוט מושלם, הנורה והסוללה לבדן היו מאפשרות לכל היותר $\dfrac{9}{18}$⁠ אמפר.

שלב 6 מתוך 9

אפסים ואחדים

מתג שמתח אחד מדליק יכול להדליק את השער של המתג הבא, וכך בונים שערים לוגיים, ומהם מעבד. במעבד מודרני יש מיליארדי טרנזיסטורים, וכל אחד מהם מחליף מצב מיליארדי פעמים בשנייה.

שלב 7 מתוך 9

כמה בהיר כשהוא פתוח

מתג טוב לא לוקח כמעט כלום לעצמו. נבדוק כמה מההספק של הסוללה מגיע לנורה.

שלב 8 מתוך 9

המתח על המתג

הנורה והטרנזיסטור מחוברים בטור, ושניהם חולקים את 9 הוולטים של הסוללה.

שלב 9 מתוך 9

ברז ולא מתג

בהתקרבות לתעלה רואים כמה התעלה פתוחה. כשהיא פתוחה רק בחלקה, הטרנזיסטור עצמו קובע כמה זרם עובר.