是什么让MOSFET成为一个电流源的？

（1）当栅极和P型衬底接触面之间的电势差大于VTH时，开始形成沟道。如果VD=VS=0时，虽然沟道形成，但是还是没有电流，因此沿着沟道长度处的电势相等。

（2）加大VD的电压，使得VD>0&VG-VD>Vth，沟道中开始有电流形成，而由于沟道电阻的存在，所以沿着沟道长度处的电势是不等的，靠近源极处为0，而靠近漏极处为VD。所以此时，栅极和P型衬底接触面之间的电势差也是不等的，靠近源极处为VG，而靠近漏极处为VG-VD。

（3）继续加大VD的电压，使得VG-VD=Vth，此时在x=L,即漏极处，沟道截止。即产生通道夹断效应。

（4）在继续加大VD的电压，使得VG-VD而在L1与L处则没有通道。

那么，在L1和L之间没有通道了，是不是就没有电流了呢？

答案当然不是啦，要不然MOSFET管就不会像今天这么流行了。

因为漏极是n型掺杂，衬底为P型掺杂，所以漏极和衬底之间有一个PN结，且VD>0, VSUB=0，即n区域的电势高于P区域的电势，即PN结处于反偏状态，所以其存在耗尽区。而耗尽区内的电场，则会把到达沟道截止处的电子吸引过来，保证电子可以继续通过。

但此时，VD不会对电流的大小具有显著影响了，这时MOSFET就表现为一个恒流源。

以上是定性分析，下面可以更进一步，采用定量分析的方法再来看一下，为什么此时MOSFET像个恒流源了呢？

在分析这个问题之前，先来定义几个变量：

• 变量1：Cox，单位面积下栅极与沟道之间的电容，单位为F/m2

• 变量2：C，单位长度下栅极与沟道之间的电容，单位为F/m

• 变量3：V，栅极与沟道之间的电压

• 变量4：W，栅极的宽度

• 变量5：L，沟道的长度 

• 变量6：Q，单位长度下沟道中的自由电子，即电荷密度，单位为 Q/m

• 变量7：v，电荷的移动速度

开始公式推导之旅：

C=W*Cox

V=VGS-VTH（因为当VGS

V(x)=VGS-V(x)-VTH（因为沟道电势随位置变化，在源极V(x)=0）

Q(x)=C*V(x)=WCox（VGS-V(x)-VTH），沟道上的电荷密度

I=dQ/dt=v*dt*Q(x)/dt=v*Q(x)

因为沟道中的电流，主要是在电场作用下移动，所以属于漂移电流，因此：

可以得到以下公式：

而ID在通道中，是恒定的，因为电子也没啥地方可去，只能从源极跑到漏极。

所以：

当VDS

当VDS>VGS-VTH时，为饱和区域。

不过在线性区域处，还存在一个深度线性区域，即VDS<<2(VGS-VTH)，此时：

即对于固定的VGS，ID与VDS呈线性关系，即MOS管表现为一个简单的线性电阻。

由于通道长度调制效应，饱和区的本来平坦的直线会微微上翘。这是因为当沟道夹断效应发生后，L1在某种程度上，也会受VDS的影响，即VDS越大，L1会变小，但是变小的程度不大。

所以，当VDS变大时，ID也会有一定程度的变大。

此时，不再是∞，不过由于ID-VDS的斜率不高，所以输出电阻还是比较大。

来源：加油射频工程师

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