[Circuit] MOSFET 特性

電路知識：MOSFET 特性

簡介：特性與運用
以下皆以 NMOS 進行討論， PMOS 可參考公式進行推導

電流公式

只限於 Saturation
$\lambda$ 的量級約為小數點第二位甚至更小，取決於製程參數

$$I_D=k(V_{GS}-V_{Th}{)}^2(1+\lambda V_{DS})$$ 此時 $$V_{Th}>V_{GD}=V_{GS}-V_{DS}$$

DC 負載線

可用 DC 負載線判斷工作模式，通常 spec 不會有 k 值，所以只能用此方法判斷
假設 $V_{DS}=0$ 得 Y 軸上的點
假設 $I_D=0$ 得 X 軸上的點

三種工作模式

• Cut-off
• 滿足以下任一條件
• $V_{GS}<V_{Th}$
• $I_D=0$
• $V_{DS}=V_{DD}$ 
• 開關使用
• Triode (Linear)
• 滿足以下任一條件
• $V_{GS}>V_{Th}$，$V_{GD}>V_{Th}$
• $I_D<k(V_{GS}-V_{th}{)}^2(1+\lambda V_{DS})$ 
• $V_{DS}<V_{GS}-V_{Th}$ 
• 開關使用
• Saturation
• 滿足以下任一條件
• $V_{GS}>V_{Th}$，$V_{GD}<V_{Th}$
• $I_D=k(V_{GS}-V_{th}{)}^2(1+\lambda V_{DS})$ 
• $V_{DS}>V_{GS}-V_{Th}$ 
• 訊號放大使用

參考

MOSFET as a Switch
How an n-Channel MOSFET works
場效電晶體之特性與偏壓
What happens when an NMOS is connected to Vdd and a PMOS to Vss?
Digital circuits