Rdson和Vgs、Vds有怎样的关系？

在上一篇文章中我们聊了“Rdson对应MOS管的哪个工作区？”这个问题，并得出Rdson对应的是可变电阻区的结论。在讨论的过程中，提到了Vgs对MOS管导电沟道宽度的控制作用，这里又萌生另外一个问题。  

一道问题

照例，先抛出来一道问题：Rdson和Vgs、Vds有怎样的关系？如果Vgs增大，Rdson如何变化？如果Vds增加，Rdson又如何变化？这道题，在面试或笔试中大概率不会涉及。但是为了进一步夯实硬件技术基础，有必要去研究下。

可变电阻区

在《Rdson对应MOS管的哪个工作区？》文章中，我们花大量篇幅讲解Rdson是对应MOS管的可变电阻区。可变电阻区是什么情形？如下图所示：  

首先是Vgs>Vth，将衬底中的空穴被向下排斥，衬底中的少子（电子）被向上吸引，形成反型层，产生N型导电沟道。接着是Vds<=Vgs-Vth，由于Vds的存在，沟道会变成梯度，两端的宽度不均匀。满足这两个条件，MOS管才处于可变电阻区。

这上面的过程描述的有些简单粗暴，如果要考虑“Rdson和Vgs的关系”，这还不够，需要把上述过程做进一步细化。

Vds比较小的时候

当外部施加的Vds还比较小时，比如处于mV级别，此时的Vds电压会在沟道内产生电流id。该电流由沟道内的自由电子构成，id的大小就取决于沟道内自由电子的密度，而此时，电子密度是取决于Vgs的大小。

Vgs超过Vth的部分越多，导电沟道内被吸引的自由电子越多，此时可形象地理解为沟道内的载流子就越多，沟道宽度就越大。此时Rdson和(Vgs-Vth)呈反比，电流id和(Vgs-Vth)呈正比。

如果从导电沟道的形状来判断，此时由于Vds较小，沟道还处于矩形或近似矩形，未发生明显的形变。

如果从id-Vds的输出特性曲线来判断，此时曲线的斜率（电导，电阻的倒数）只取决于Vgs-Vth。而我们在讨论可变电阻区时，第一个前置条件就是Vgs>Vth且保持某数值不变，所以此时，输出特性曲线的斜率是不变的，Rdson也是不变的。

以Nexperia的PMX100UNE为例，具体看一下MOS管的Id和Vds的输出特性曲线，在Vds较小时，输出特性曲线近似为一条直线，斜率不变，电导不变，及电阻Rdson不变。此时的Rdson不会随Vds变化，只随Vgs变化。Vgs不变，Rdson不变；Vgs增大，Rdson减小。

Vds增大到不能忽略时

审核编辑：汤梓红