MOSFET结构的核心是金属氧化物半导体电容器或MOS电容器。 MOS电容器本身并不是一种广泛使用的器件，但它是整个MOS晶体管的核心单元。 MOS中的金属最初是铝，但在大多数情况下，现在已被沉积在氧化物上的多晶硅所取代。 MOS电容器的基本结构如下所示。在图中，tox是氧化物的厚度，εox是氧化物的介电常数。借助于普通的平板电容器可以理解MOS电容器的物理特性。下图显示了P型半导体的MOS电容器结构。顶部的金属（称为栅极）将负偏置电压施加到基板上的P型半导体上。栅极的金属端将积累负电荷，并在图中箭头所示的方向上产生电场。如果电场穿透半导体区域，则在电场力的作用下，P型半导体中的空穴将移动到氧化物-半导体界面。下图显示了稳态下的电子和空穴的分布。带正电的空穴累积层形成在氧化物-半导体界面处，并且电子累积层形成在由平板电容器形成的金属端即栅极处。电场的机理是相同的。这也是MOS电容器形成的机理。接下来，如下图所示，反转施加到MOS电容器的偏置电压。正电荷在栅极端积累，并且激发电场的方向反向。在这种情况下，如果电场强度穿透半导体区域，则P型半导体中的空穴会受到电场力的影响，并远离氧化物-半导体界面。空穴被赶走，从而在氧化物-半导体界面处形成带负电荷的空间电荷层。施加到栅极的电压越高，感应电场越强。少数载流子自由电子被吸引到氧化物-半导体界面，如下图所示。形成少数载流子电子的区域称为电子反转层。由N型半导体形成的MOS电容的机理与P型半导体相似。下图是N型半导体MOS电容器的结构示意图。当在栅极电平上施加正向偏置电压时，在栅极电平上产生正电荷并感应出相应的电场。同时，在氧化物-半导体界面处产生电子累积层。当向N型MOS电容器的栅极施加反向偏置电压时，感应电场会在N型半导体的基极区域感应一个正的空间电荷区域。当施加的电压增加时，在氧化物-半导体界面处会生成一个正电荷区，称为空穴反转区。需要施加一定电压来产生电荷反转区域的特性称为增强模式。 N型半导体衬底的MOS电容器需要向栅极施加负电压以形成反转区，而P型半导体衬底的MOS电容器需要向栅极施加正电压。