场效应管(MOSFET)是一种半导体晶体管,具有高输入电阻和低噪声等特点,被广泛应用于放大电路、开关电路等领域。MOSFET工作时依据不同的电压和电流特性被分为以下三个区:
当场效应管的栅极-源极电压Vgs < Vth时,场效应管处于下限区,此时MOSFET是断开的。
在这个区域内,栅极的电压无法将沟道区内的自由电子层吸引到栅极下方,因此自由电子层不能形成连续的“导电通道”,场效应管无法工作。Vth为场效应管的阈值电压,是在制造MOSFET时被设定为一个固定值的参数。
当场效应管的栅极-源极电压Vgs > Vth,并且栅极-漏极电压Vds < (Vgs - Vth)时,场效应管处于饱和区,此时场效应管趋于理想开关的状态。
在这个区域内,栅极的电压吸引沟道区的自由电子形成一个连续的“导电通道”,然后栅极下方和漏极之间的电场荷电粒子的速度始终趋于饱和状态,沟道内的电阻保持不变,从而MOSFET形成一个低阻态的电路通路。在这个状态下,沟道区内的导电通道具有最大的导电能力。
当场效应管的栅极-源极电压Vgs > Vth,并且栅极-漏极电压Vds > (Vgs - Vth)时,场效应管处于过渡区,此时场效应管的工作状态是不稳定的。
在这个区域内,随着栅极-漏极电压的增大,沟道区的电场随之增强,进而影响沟道内的电子浓度分布、电阻等物理性质,导致场效应管的特性发生了变化。在过渡区,场效应管的输出特性变得与输入电压关系更大,输出电流也更加受负载影响。
综上所述,场效应管的工作区域决定了它的电性能和应用范围,通过在不同的工作区域内操作MOSFET,可以实现不同的电路功能。因此,对场效应管的三个工作区以及相关特性的了解具有重要的意义。