MOSFET的夾斷效應介紹

MOSFET-Lec2，我們重點講了兩件事：

1、分析了自由電荷在溝道中的分布和行為，對后面理解其電路行為至關重要。

2、根據溝道中電荷的分布特點得出了I_D隨V_GS和V_DS的變化的公式，進而得到了伏安特性曲線。

Fig. 1

這個公式有沒有限制條件呢？ 是不論V_GS和V_DS取任何值的時候都成立嗎？ OK，請往下看

全文內容：

夾斷效應 pinch-off

重新修正我們的公式和V-I曲線

1、夾斷效應 pinch-off

如下圖Fig. 2，通過前兩期的分析我們知道當漏極（D）電壓高于源級（S）電壓時，溝道中的電流分布式不一樣的。

Fig. 2

我們分三種情況討論這個事，前提是V_GS>V_TH，因為只有滿足這個條件時，溝道中才能有足夠多的自由電荷，才能形成電流，否則溝道相當于關閉狀態。

① V_GD>V_TH，此時溝道中的電荷分布為Fig. 3，此時溝道中的電流可以用紅色框框中的公式來表示，沒有問題。

Fig. 3

② V_GD=V_TH，此時溝道中的電荷分布為Fig.4，靠近漏極的溝道中電荷數量為0，溝道末端的電壓為V_D=V_G-V_TH，此時溝道中的電流也滿足紅色框框中的公式，而且I_D達到了公式中的最大值，即 Fig.1中的最高點。

Fig. 4

（3） V_GD

Fig. 5

此時溝道的末端V_L'不等于V_D，溝道中的電流也就不滿足紅色框框中的公式，還記得Lec 2中公式推導中的那個積分嗎？ （不好意思，Lec 2中的積分公式寫錯了，更正如下）

由于溝道長度略微減小到L'和之前的長度L比，變化量可以忽略，左邊的積分上下限不變，但是右邊積分的上限不再是V_D，而是V_L'=V_G-V_TH，帶入積分公式得

從這個式子中可以看出，當V_GD 夾斷效應 。

2、重新修正我們的公式和V-I曲線

好，現在我們重新修正下公式，給出一個完整的公式：（因為通常用源級作為參考電壓，所以不用V_GD這種表達，V_GD=V_GS-V_DS，所以夾斷效應的條件就變成了 V_DS>V_GS-V_TH）

重新畫出I_D隨V_DS和V_GS的曲線為：

OK，MOSFET的結構和電學特性到此為止就介紹的差不多了。

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