Поля эффект – изменение проводимости полупроводника при наложении электрического поля, перпендикулярного его поверхности. Если одной из обкладок плоскопараллельного конденсатора является полупроводник n-типа, а другой – металл, и если металл зарядить положительно, то полупроводник заряжается отрицательно, то есть в его приповерхностном слое появляются избыточные электроны, которые вместе с электронами, находящимися в объеме полупроводника будут участвовать в электропроводности, увеличивая её (за исключением электронов, захваченных на поверхностные уровни). Поэтому, может быть, как положительным, так и отрицательным.

Рассмотрим зонную диаграмму приповерхностной области полупроводников в равновесных условиях. Рассмотрим, как будет меняться концентрация свободных носителей в приповерхностной области полупроводника, когда вблизи этой поверхности создается электрическое поле. Для примера будем считать, что электрическое поле создается заряженной металлической плоскостью с поверхностной плотностью зарядов σ. Поскольку силовые линии электрического поля должны быть замкнуты, то на поверхности полупроводника возникает равный по величине, но противоположный по знаку электрический заряд. В зависимости от знака заряда на металлической плоскости (положительной или отрицательной) экранирующий это поле заряд в приповерхностной области полупроводника также будет различных знаков. На рис.1 приведены ситуации положительно и отрицательно заряженной плоскости.

Случай, когда в приповерхностной области возрастает концентрация свободных носителей, носит название обогащение, а когда в приповерхностной области уменьшается концентрация свободных носителей - обеднение.

Если концентрация доноров в объеме полупроводника N_D=10¹⁵см^-3, то среднее расстояние между свободными электронами (и ионизированными донорами) в квазинейтральном объеме полупроводника будет равно а = N_D^-1/3 = 10^-5 см = 1000 Å. При поверхностной плотности заряда σ = 10¹² см^-2 толщина слоя пространственного заряда ионизованных доноров будет равна 10¹¹ / 10¹⁵ = 10^-4 см или 1 микрон. Отсюда следует, что электрическое поле в полупроводник может проникать на значительные расстояния.

Изменение концентрации свободных носителей в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля получило название эффекта поля.

При наличии внешнего поля приповерхностная область в полупроводнике не будет электронейтральной. Заряд, возникший в этой области, обычно называется пространственным зарядом, а сама область - областью пространственного заряда (ОПЗ). Наличие электрического поля E(z) в ОПЗ меняет величину потенциальной энергии электрона. Если поле направлено от поверхности вглубь полупроводника, то электроны в этом случае будут иметь минимальную энергию у поверхности, что соответствует наличию потенциальной ямы для электронов там же.

Изменение потенциальной энергии электронов:

где U(∞)-потенциальная энергия электронов в квазинейтральном объеме полупроводника. Поскольку на дне зоны проводимости кинетическая энергия электронов равна нулю, то изменение потенциальной энергии по координате должно точно так же изменить энергетическое положение дна зоны проводимости E_c, (а соответственно и вершины валентной зоны E_v.) На зонных диаграммах это выражается в изгибе энергетических зон.

Эффект поля заключается в том, что при воздействии электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов (рис.1).

Изменение эффекта поля дает информацию как об области пространственного заряда, так и поверхностных состояниях. Схема измерений эффекта поля представлена на рис. 2.

При измерении эффекта поля по нормали к поверхности образца прилагается электрическое поле, в результате чего на поверхности наводится заряд δq. Искомой величиной является комплекс δ(Δσ)/δqeμ_n, где  δ(Δσ) - измеренное изменение поверхностной проводимости, а δqeμ_n  - изменение проводимости, которое имело бы место, если бы весь наведенный заряд создавался электронами проводимости с подвижностью, равной подвижности в объеме. Зависимость δ(Δσ)/δqeμ_n от V, можно рассчитать теоретически. Однако на практике не весь наведенный заряд остается в зоне проводимости, часть его захватывается на поверхностные уровни. В этом случае изменение проводимости существенно меньше расчетного значения. Поэтому вводят соответствующие поправки.