-- MOSFETの特性 (2010/01/14 22:21) - 3282PV

今さらですが、MOSFETの特性について。
なんとびっくり、最近になってようやく動作が理解できたので。

MOSFETは、4端子素子です。
端子数の多さが、理解の難しさの原因だと思います。

抵抗器は2端子素子で、電圧の変数1つと電流の変数1つを考えれば十分。
対して4端子のMOSFETの場合は、電圧の変数が3つと、電流の変数3つを考える必要があります。

基板の端子を無視して3端子素子と考えれば、電圧の変数が2つと、電流の変数が2つ。
更に、ゲート端子に電流が流れないとすれば、電流の変数が1つになります。



ここまでしてようやく、3次元のグラフで表現できます。
4変数以上になると、グラフ化は大変です。

教科書に、このグラフを載せてほしいんだよなー。
VgsかVdsを固定した場合の2次元のグラフなら、どの教科書にも載っているのだけど。

これをみると、平らな坂道(左のあたり)と、曲がった坂道(右のあたり)と、平地があります。
平らな坂道は「飽和領域」、曲がった坂道は「非飽和領域」と呼ばれます。
平地は、「弱反転領域」です。



今のグラフを、「上」から見たものです。
したがって、横軸がVgs、縦軸がVdsです。
グラフのどのあたりが、どの領域に対応するかを確認です。

弱反転領域
V_{GS} < V_{TH}

飽和領域
V_{DS} > V_{GS} - V_{TH}

非飽和領域
V_{DS} < V_{GS} - V_{TH}



今度は、「左」から見たものです。
したがって、横軸がVds、縦軸がIdです。

Vdsを大きくすると、電流値が平らになります。
これが飽和領域。
I_D = \frac{\beta}{2}\left(V_{GS} - V_{TH}\right)^2

このあたりで使えば電圧に対する電流の変動が小さいので、定電流源として使えます。



今度は、「右」から見たものです。
したがって、横軸がVgs、縦軸がVdsです。

Vgsが小さいあたりは、電流が流れない弱反転領域です。
厳密にはサブスレッショルドリークというのがあるのだけど、グラフに見えないくらいの微小電流です。

Vgsが大きい所は非飽和領域。
I_D = \beta\left(V_{GS} - V_{TH} - \frac{1}{2} V_{DS}\right)V_{DS}

Vgsの変動が電流の大きな変動になるので、電圧増幅ができます。

4端子で考えなければならない基板バイアス効果については、まだ良く理解できてない。
へっぽこです。

-- 参考文献

-- 関連項目
LSI設計者のためのCMOSアナログ回路入門
アナログCMOS集積回路の設計 基礎編
トランジスタの小信号等価回路

名前
コメント
更新情報
コメント「Johnf318さん」(2015/11/30 06:26)
コメント「もちもちさん」(2015/10/15 01:25)
コメント「しもさんさん」(2014/07/11 12:57)
コメント「ljilchさん」(2014/06/28 02:40)
コメント「ledogoさん」(2013/06/25 23:11)
コメント「tcrwefcxtjさん」(2013/06/25 21:00)
コメント「gihjfldrwさん」(2013/06/23 08:07)
コメント「yfaewyqviさん」(2013/06/23 03:12)
コメント「Papan3世さん」(2013/05/09 11:48)
コメント「Papan3世さん」(2013/05/09 11:46)
コメント「Papan3世さん」(2013/05/09 11:45)
コメント「Papan3世さん」(2013/05/09 11:40)
コメント「Papan3世さん」(2013/05/09 11:37)
コメント「さん」(2013/04/21 01:57)
コメント「上田朋哉さん」(2013/04/08 02:43)
コメント「syazaqxさん」(2013/02/14 11:36)
コメント「seqdspさん」(2012/11/08 02:34)
コメント「kzghepさん」(2012/11/03 21:45)
コメント「さん」(2012/10/16 08:05)
コメント「yflpfhftbvpさん」(2012/07/21 14:51)
コメント「szodydさん」(2012/06/22 15:38)
コメント「nkhkajuttzさん」(2012/06/20 03:23)
コメント「jjomlllxさん」(2012/02/13 12:34)
コメント「さん」(2011/10/28 14:11)
コメント「onmqdqobrpdさん」(2011/10/15 03:57)
コメント「さん」(2011/08/20 14:05)
コメント「さん」(2011/06/26 20:59)
コメント「bfixkuohhzoさん」(2011/06/10 00:04)
コメント「さん」(2011/05/24 13:47)
コメント「dyecrnさん」(2011/05/12 20:06)
コメント「atkyzmさん」(2011/03/02 07:59)
日記「新年を迎えまして(4)[1597]」 (2011/01/23 00:17)
電子工学「TwitCrew[1988]」 (2011/01/02 06:22)
コメント「かってぃさん」(2010/12/07 15:49)
コメント「通りすがりさん」(2010/12/02 23:37)
電子工学「ソーシャル目覚まし[2847]」 (2010/11/14 07:41)
その他「自己紹介[7565]」 (2010/10/16 01:36)
コメント「かってぃさん」(2010/10/15 02:03)
コメント「えんぺらあさん」(2010/10/15 02:00)
電子工学「性格の木[1756]」 (2010/10/15 01:43)
PR

プロフィール
名前: かってぃ
職業: 学生、性別: 男性、年齢: 22歳、住所: 横浜市
理系用語
コンテンツ
トップページ
自己紹介
電子工学

料理
勉強
日記
ノート
自転車
その他
本棚
一言メモ
電子回路コレクション
ヘッドホンアンプのまとめ
リンク
三度の飯とエレクトロン
choilog
TwitCrew
Questo
Ropi.me
studylog
つい、投票。
tvtw - ツイッターでテレビ実況
理系用語
理系用語bot on twitter

ぷよぷよ!!クエスト 攻略
気ままでいたいがあんまり気ままではない感じのブログ
魚料理と簡単レシピ
素晴らしき哉,電気工学的人生!
アンチ・バベルの塔
大学生ブログランキング