MOSFET als VCCS oder variabler Widerstand

Ein MOSFET wirkt wie ein variabler Widerstand im linearen Bereich und ein VCCS im Sättigungsbereich. In Sättigung hat der VCCS aufgrund der Kanallängenmodulation einen Kleinsignal-Ausgangswiderstand, aber es ist nicht das gleiche Verhalten wie der lineare Bereich.

Bei Sättigung ergibt sich der Drainstrom aus der Gleichung:

$$I_D = k(V_{GS} - V_{T})^2(1 + \lambda V_{DS})$$

Wir können die Drain-Source-Leitfähigkeit (1/Widerstand) wie folgt berechnen:

$$G_{sat} = \frac {dI_D}{dV_{DS}} = \lambda k (V_{GS} - V_T)^2$$

Im linearen Bereich ist der Drainstrom gegeben durch:

$$I_D = k[2(V_{GS} - V_T)V_{DS} - V_{DS}^2]$$

Wenn$V_{DS} << V_{GS} - V_T$, dies reduziert sich auf:

$$I_D = 2k(V_{GS} - V_T)V_{DS}$$

und der Leitwert ist:

$$G_{lin} = \frac {dI_D}{dV_{DS}} = 2k(V_{GS} - V_T)$$

Selbst,$G_{sat}$Und$G_{lin}$sehen gar nicht anders aus. Die Hauptunterschiede sind aus meiner Sicht:

1. Die Sättigung setzt das voraus$V_{DS} > V_{GS} - V_T$, und Sie benötigen eine Stromquelle, um dies zu modellieren.

2. Der lineare Bereich wird zum Schalten verwendet. Ein Widerstandsmodell ist nützlich, um die Verlustleistung abzuschätzen, wenn der Schalter eingeschaltet ist.

3. Lambda ist typischerweise sehr klein (~0,01), sodass der Sättigungsausgangswiderstand ein Effekt zweiter Ordnung ist. Im linearen Bereich,$V_{DS}$ist genauso wichtig wie$V_{GS}$.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie die gleichen sind wie eine spannungsgesteuerte Stromquelle, aber ich habe diese genaue Beschreibung noch nie gesehen. Eine Strombegrenzungsquelle wäre ein Widerstand. Da MOSFET als Widerstand normalerweise ein ohmsches Gerät ist, habe ich die Mathematik so durchgesetzt, als wäre das Gerät ausschließlich ein gesättigter MOSFET-Widerstand (dh: mobilitätsgesteuertes Gerät), und Sie erhalten Folgendes:

$$R_{ON}=res\left(\frac{L}{t_{inv}W}\right)=\left(\frac{1}{n_{inv}q\mu_n}\right)\left(\frac{L}{t_{inv}W}\right)$$ Dies wird dann $$R_{ON}=\frac{1}{\mu_n C_{ox}\frac{W}{L}\left(V_{gs}-V_{th}\right)}$$

Weil$q n_{inv} \mu_n =Q_{inv}=C_{ox} \left(V_{gs}-V_{th}\right)$Da ist Ihre Analyse nullter Ordnung.