mos管饱和区电流公式及MOS的其他三个区域解析

mos场效应管四个区域

本文主要讲mos管饱和区电流公式，但是我们先来看一下mos场效应管四个区域详解。

1）可变电阻区（也称非饱和区）

满足Ucs》Ucs（th）（开启电压），uDs《UGs-Ucs（th），为图中预夹断轨迹左边的区域其沟道开启。在该区域UDs值较小，沟道电阻基本上仅受UGs控制。当uGs一定时，ip与uDs成线性关系，该区域近似为一组直线。这时场效管D、S间相当于一个受电压UGS控制的可变电阻。

2）恒流区（也称饱和区、放大区、有源区）

满足Ucs≥Ucs（h）且Ubs≥UcsUssth），为图中预夹断轨迹右边、但尚未击穿的区域，在该区域内，当uGs一定时，ib几乎不随UDs而变化，呈恒流特性。i仅受UGs控制，这时场效应管D、S间相当于一个受电压uGs控制的电流源。场效应管用于放大电路时，一般就工作在该区域，所以也称为放大区。

3）夹断区（也称截止区）

夹断区（也称截止区）满足ucs《Ues（th）为图中靠近横轴的区域，其沟道被全部夹断，称为全夹断，io=0，管子不工作。

4）击穿区位

击穿区位于图中右边的区域。随着UDs的不断增大，PN结因承受太大的反向电压而击穿，ip急剧增加。工作时应避免管子工作在击穿区。

转移特性曲线可以从输出特性曲线。上用作图的方法求得。例如在图3（ a）中作Ubs=6V的垂直线，将其与各条曲线的交点对应的i、Us值在ib- Uss 坐标中连成曲线，即得到转移性曲线，如图3（b）所示。

mos管饱和区电流公式及其详解

mos管饱和区电流公式，在强反型状态下饱和区中的工作。小信号参数的值因MOS晶体管的工作区域而变化。假定MOS晶体管处于VGS比阈值电压VT高得多的强反型状态，而且工作在饱和区，求这种状况下的小信号参数。

可将跨导gm表示如下：

在能够疏忽沟道长度调制效应的状况下，得到

这个跨导gm能够用漏极电流ID表示为

也能够用漏极电流ID和栅极-源极间电压VGS表示为

体跨导gmb能够由下式求得：

由式(1．18)和式(1.20)，能够分别导出

所以得到

应用式(1.18)，能够将漏极电导表示为

应用这些小信号参数，能够将小信号漏极电流id表示为下式：

MOS管的夹断区和饱和区的区别是什么

栅极电压可以产生沟道，也可以使沟道消失——夹断；而源-漏电压也有可能使MOSFET的沟道夹断（局部夹断），则沟道夹断的电压对应有两个电压。一般，产生或者夹断沟道的栅极电压称为阈值电压VT，而使沟道夹断的源-漏电压往往称为饱和电压Vsat，因为这时的源-漏电流最大、并饱和（即与源-漏电压无关）。

（1） 耗尽型n-MOSFET：

耗尽型MOSFET在栅极电压为0时即存在沟道。当负栅电压增大到使沟道夹断（整个沟道均匀夹断）时，这时的栅电压就称为夹断电压Vp——耗尽型MOSFET的阈值电压。

在VGS>Vp时，IDS=0，即为截止状态。

在VGS<Vp时，存在沟道，IDS≠0：若VDS较低，则为线性导电状态；若VDS= (Vp－VGS)时，则沟道在漏极端附近处夹断（非整个沟道夹断），漏极电流达到最大——饱和电流，这时的源-漏电压就称为饱和电压。饱和电压也就是使沟道发生局部夹断时的源-漏电压。在VDS≥Vsat=(Vp－VGS)即为MOSFET的饱和区。

（2）增强型n-MOSFET：

增强型MOSFET在栅极电压为0时即不存在沟道。当正栅电压增大到出现沟道时，这时的栅极电压特称为开启电压Vop——增强型MOSFET的阈值电压。

在VGS<Vop时，没有沟道，则IDS=0，即为截止状态。

在VGS>Vop时，存在沟道，IDS≠0：若VDS较低，则为线性导电状态；若VDS≥ (VGS－Vop)时，则沟道在漏极端附近处夹断（非整个沟道夹断），漏极电流达到最大、并饱和，MOSFET即进入饱和状态。沟道开始夹断时的源-漏电压即为饱和电压Vsat= (VGS－Vop)。

（3）沟道夹断以后的导电性：

场效应晶体管是依靠多数载流子在沟道中的导电来工作的。没有沟道（栅极电压小于阈值电压时），即不导电——截止状态。出现了沟道（栅极电压大于阈值电压时），即可导电；并且在源-漏电压增大到使得沟道在漏极端夹断以后，其电流达到最大——饱和电流，即导电性能更好。为什么集电区能够很好地导电？

因为沟道夹断区实际上就是载流子被耗尽的区域，其中存在有沿着沟道方向的电场，所以只要有载流子到达夹断区边缘，就很容易被扫过夹断区而到达漏极——输出电流。可见，沟道夹断区与BJT的反偏集电结的势垒区类似，不但不起阻挡载流子的作用，而且还将有利于载流子的通过。因此，沟道夹断以后，器件的输出电流饱和，即达到最大。

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