Sättigungsbereiche für BJTs und MOSFETs

Warum hat der Sättigungsbereich der MOSFETs diesen Namen?

Der Beitrag, auf den Sie verlinken, erklärt dies, aber falls er wiederholt und möglicherweise mit einer Lehrbuchreferenz gesichert werden muss , wird der Sättigungsbereich für einen MOSFET so genannt, weil der Drainstrom gesättigt ist, dh im Grunde aufhört zu steigen, wenn Vds weiter ansteigt.

Sie haben Recht, dass der aktive Bereich eines BJT dem Sättigungsbereich eines MOSFET entspricht, wenn diese Geräte als Verstärker verwendet werden.

Der Sättigungsbereich eines BJT (z. B. wenn er als Schalter eingeschaltet wird) entspricht dem Trioden-/Ohm-Bereich eines MOSFET.

Einige Autoren nennen den Sättigungsbereich eines MOSFET auch den "aktiven Modus" , was der für BJTs verwendeten Terminologie entspricht. Aber sie nennen den Trioden- / Ohmschen Bereich auch den "linearen Modus", was vielleicht nicht so viel hilft, weil "linear" eher einen Verstärker als einen Schalter vorschlägt. Linear bezieht sich auch hier eher darauf, wie die MOSFET-Charakteristik in diesem Bereich aussieht, als auf externe Überlegungen/Gebrauchsüberlegungen. (Glücklicherweise nennt anscheinend niemand den BJT-Sättigungsbereich "linearen Modus".)

Das einzige, was an dieser Terminologie nicht verwirrend ist, ist die Grenzregion, die für beide gleich ist. Hier ist eine zusammenfassende Tabelle für die Korrespondenz (aus externer/Nutzungssicht):

Diese Zusammenfassung enthält auch die umgekehrte aktive Region für BJTs, die selten verwendet wird, aber keine Synonyme für die Triodenregion enthält; Wie gesagt, "linearer Modus" oder "ohmscher Bereich" werden auch verwendet, um den MOSFET-Triodenbereich zu bezeichnen.

Ich denke, es gibt bessere Diagramme zu diesem Thema für JFETs als für MOSFETs, aber der Mechanismus ist derselbe - der Kanal beginnt abzuklemmen, dh wenn Sie die Drain-Spannung erhöhen, wird der "nutzbare" Bereich im Kanal für Strom dünner - dies im Grunde bedeutet, dass der Strom gleich bleibt, denn obwohl die Spannung zugenommen hat (und möglicherweise mehr Strom in den Kanal "drücken" kann), hat der Kanal mehr abgeschnürt und somit dem Stromfluss entgegengewirkt: -

Sie sollten sehen können, dass die Abschnürung mehr um den Drain als um die Source herum auftritt, und dies liegt daran, dass die Spannungsdifferenz zwischen Drain und Gate größer ist als die Spannung zwischen Source und Gate.

Das ist also meine Erklärung, warum der Sättigungsbereich in einem FET so genannt wird - Sie können keinen Strom mehr durch ihn schieben, es sei denn, das Gerät fällt aus (traurig). Ich werde versuchen, ein Diagramm zu finden, wie es speziell in einem MOSFET aussieht. Hier ist eine, die helfen sollte: -

Der blaue Bereich ist der Kanal - beachten Sie, dass die Dicke des Kanals (in der Nähe der Quelle) größer ist als die Dicke am Drain. Dies geschieht, wenn die Gate-Spannung die Gate-Schwellenspannung überschreitet ($V_{GS(THRESHOLD)}$). Um die Source herum ist die Überwindung der Schwellenspannung viel einfacher, da die Source auf einem niedrigeren Potential liegt als die Drain. Jetzt wird es die gleiche Geschichte wie beim JFET - wenn die Drain-Spannung ansteigt, ist die Abschnürung stärker ausgeprägt und der Strom bleibt weitgehend konstant.

Für einen Bipolartransistor bedeutet Sättigung etwas anderes. Ein BJT hat eindeutig keinen Kanal, also muss es etwas anderes bedeuten! Eine BJT-Sättigung liegt vor, wenn die Kollektorspannung auf einen so niedrigen Pegel gefallen ist, dass der Kollektor-Basis-Bereich in Durchlassrichtung vorgespannt wird.

Normalerweise ist bei einem NPN-Transistor der Kollektor-Basis-Bereich in Sperrrichtung vorgespannt, wie in diesem Diagramm dargestellt: -

Wenn die Kollektorspannung in Richtung der Emitterspannung abfällt, kommt ein Punkt, an dem der Kollektor-Basis-Bereich in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird - einfach ausgedrückt, die Basis kann nicht vermeiden, Strom in den Kollektor zu treiben, und aus diesem Grund beginnt die normale Transistorwirkung zu versagen. Die Stromverstärkung (hFE) sinkt erheblich und jede Erhöhung des Basisstroms wird den Kollektor NICHT nach unten zwingen - tatsächlich beginnen Erhöhungen des Basisstroms, den Kollektor mit Strom zu speisen, wodurch verhindert wird, dass die Kollektorspannung weiter abfällt. Darum geht es bei der BJT-Sättigung.