深入理解MOSFET的夹断效应

MOSFET-Lec2，我们重点讲了两件事：

1、分析了自由电荷在沟道中的分布和行为，这个非常重要！！！ ，对后面理解其电路行为至关重要。

2、根据沟道中电荷的分布特点得出了I_D随V_GS和V_DS的变化的公式，进而得到了伏安特性曲线。

Fig. 1

这个公式有没有限制条件呢？ 是不论V_GS和V_DS取任何值的时候都成立吗？ OK，请往下看

全文内容：

夹断效应 pinch-off

重新修正我们的公式和V-I曲线

1、夹断效应 pinch-off

如下图Fig. 2，通过前两期的分析我们知道当漏极（D）电压高于源级（S）电压时，沟道中的电流分布式不一样的（不知道这个事儿的请翻看前两期内容）。

Fig. 2

我们分三种情况讨论这个事，前提是V_GS>V_TH，因为只有满足这个条件时，沟道中才能有足够多的自由电荷，才能形成电流，否则沟道相当于关闭状态。

① V_GD>V_TH，此时沟道中的电荷分布为Fig. 3，此时沟道中的电流可以用红色框框中的公式来表示，没有问题。

Fig. 3

② V_GD=V_TH，此时沟道中的电荷分布为Fig.4，靠近漏极的沟道中电荷数量为0，沟道末端的电压为V_D=V_G-V_TH，此时沟道中的电流也满足红色框框中的公式，而且I_D达到了公式中的最大值，即 Fig.1中的最高点。

Fig. 4

（3） V_GD

Fig. 5

此时沟道的末端V_L'不等于V_D，沟道中的电流也就不满足红色框框中的公式，还记得Lec 2中公式推导中的那个积分吗？ （不好意思，Lec 2中的积分公式写错了，更正如下）

由于沟道长度略微减小到L'和之前的长度L比，变化量可以忽略，左边的积分上下限不变，但是右边积分的上限不再是V_D，而是V_L'=V_G-V_TH，带入积分公式得

从这个式子中可以看出，当V_GD 夹断效应 。

2、重新修正我们的公式和V-I曲线

好，现在我们重新修正下公式，给出一个完整的公式：（因为通常用源级作为参考电压，所以不用V_GD这种表达，V_GD=V_GS-V_DS，所以夹断效应的条件就变成了 V_DS>V_GS-V_TH）

重新画出I_D随V_DS和V_GS的曲线为：

OK，MOSFET的结构和电学特性到此为止就介绍的差不多了。下一期介绍下如果考虑沟道长度的变化，V-I特性曲线该如何变化，然后做一个小结。