MOS管的工作狀態(tài)分為以下4個(gè)區(qū)域，以NMOS為例：
(1)截止區(qū)：
當(dāng)VGS
(2)線(xiàn)性區(qū)：
當(dāng)VGS>Vth, 且0
此時(shí)器件工作在線(xiàn)性區(qū)，有時(shí)也稱(chēng)為三極管區(qū)，式中un為導(dǎo)電溝道中電子的遷移率。 Cox為單位面積的柵氧化層電容，tox為氧化層的厚度。 W和L分別為晶體管導(dǎo)電溝道的寬和長(zhǎng)，VGS-Vth稱(chēng)為過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓。
(3)飽和區(qū)：
當(dāng)VGS>Vth, 且VDS>VGS-Vth時(shí)，溝道電流ID為
隨著VDS增大，當(dāng)VGS-Vth=VDS時(shí)，漏極的反型層逐漸消失，出現(xiàn)預(yù)夾斷。 當(dāng)VDS繼續(xù)增大，這夾斷點(diǎn)向源端移動(dòng)，最終形成由耗盡層構(gòu)成的夾斷區(qū)，MOS管進(jìn)入飽和區(qū)工作。 此時(shí)溝道兩端的電壓保持VDS-Vth，而VDS的增加部分降落到夾斷耗盡區(qū)內(nèi)，ID幾乎不變，達(dá)到最大。
(4)擊穿區(qū)
NMOS 管的漏極—襯底PN結(jié)由于VD過(guò)高被擊穿。
需要注意的是，對(duì)于PMOS器件來(lái)說(shuō)，線(xiàn)性區(qū)和飽和區(qū)的漏極電流公式需要加負(fù)號(hào)，VGS，VDS和VGS-Vth都是負(fù)的。 由于空穴的遷移率是電子的一半，所以PMOS具有較低的“電流驅(qū)動(dòng)”能力。 換句話(huà)說(shuō)，在工程應(yīng)用中，只要有可能，我們應(yīng)該更加傾向于采用NFETs而不是PFETs。
NMOS管I/V特性曲線(xiàn)
這是NMOS管的I/V特性曲線(xiàn)，我們不難看出，
當(dāng)VGS < Vth時(shí)，導(dǎo)電溝道未形成，故處于截止區(qū)。
當(dāng)VGS >Vth, 且0 < VDS < VGS-Vth時(shí)，器件工作在線(xiàn)性區(qū)（三極管區(qū)）。
當(dāng)VGS >Vth, 且VDS > VGS-Vth時(shí)，溝道電流ID基本不隨VDS的變化而變化。此時(shí)器件工作在飽和區(qū)。可以看到器件工作在飽和區(qū)時(shí)，漏極電流最大。
當(dāng)VGS持續(xù)增大時(shí)，器件被擊穿。
MOSFET的跨導(dǎo)
跨導(dǎo)這個(gè)概念是怎么來(lái)的呢? 引入這個(gè)概念有什么意義呢?
由于在處理信號(hào)的過(guò)程中，我們要考慮電壓與電流的變化。 因此我們把這個(gè)參數(shù)定義為漏電流的變化量除以柵極電壓的變化量。 我們稱(chēng)之為跨導(dǎo)(通常定義在飽和區(qū))，用gm表示。 跨到的單位是西門(mén)子(S)。
gm代表了器件的靈敏度，對(duì)于一個(gè)大的gm來(lái)講，VGS的微小的變化將會(huì)導(dǎo)致漏電流產(chǎn)生很大的變化。
結(jié)合在飽和區(qū)的漏電流的表達(dá)公式，gm也可以表示成這樣的表達(dá)式。 以上的每一個(gè)表達(dá)式，在研究gm隨某一個(gè)參數(shù)變化，其他參數(shù)保持恒定(控制變量)的特性都是有用的。
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