半導體器件有電容型和電流型兩種基本類型。在N型(或P型)半導體基片(Si)的表面形成100 nm的氧化物(SiO₂)和金屬(如Al、Pd等)薄層的器件叫MOS( metal-oxide -semiconductor)結構，這種結構在被施加電壓時表現電導和電容特性，而且電導率和電容隨外加電壓的變化而改變，因而稱為MOS電容。

若在基片(如P型)上擴散成2個N型區，分別稱為源和漏，從上面引出源極和漏極，源極和漏極之間有一個溝道區，在它上面生長-層SiO₂絕緣層，絕緣層上面再制成一層金屬電極稱為柵，整個器件稱為MOS - FET。常用的金屬為鈀(Pd)，對氫離子敏感，稱為Pd - MOS -FET或pH-FET、IS-FET。它有4個末端，柵極與基片短路,源極和漏極之間的電流叫漏電流，可忽略不計。如果施加外電壓，同時柵極電壓對基片為正，電子便被吸引到柵極下面，促進兩個N區導通，因此柵極電壓變化將控制溝道區導電性能(漏電流)的變化。

根據上述原理，只要設法利用生物反應過程來影響柵極電壓，便可設計出半導體生物傳感器。

(1) 構造簡單,便于批量制作，成本低。

(2)屬于固態(solid state)傳感器，機械性能好，耐振動，壽命長。

(3) 輸出阻抗低，與檢測器的連接線甚至不用屏蔽，不受外來電場干擾，測試電路簡化。

(4)體積小，可制成微型BioFET,適合微量樣品分析和活體內(invivo)測定。

(5)可在同一硅片上集成多種傳感器，對樣品中不同成分同時進行測量分析得出綜合信息。

(6)可直接整合到電路中進行信號處理，是研制生物芯片和生物計算機的基礎。