MOSFET बायस और वर्ग-नियम मॉडल सीमाएँ

थ्रेशोल्ड उपयोगी धारा रेटिंग नहीं

MOSFET गेट विद्युत क्षेत्र से चैनल नियंत्रित करता है। आदर्श DC गेट धारा शून्य,पर वास्तविक रिसाव और गेट धारिता हैं। थ्रेशोल्ड मॉडल-परिभाषित चालन आरंभ है;कम ऑन-प्रतिरोध या निश्चित उपयोगी ड्रेन धारा की गारंटी नहीं। एनालॉग बायस और शक्ति स्विचिंग को अलग जानकारी चाहिए।

शैक्षिक लंबे-चैनल NMOS वर्ग-नियम लें:संतृप्ति में $I_D=k(V_{GS}-V_T)^2/2$,शर्त $V_{DS}\geq V_{GS}-V_T$। इस गणना में चैनल लंबाई मॉड्यूलेशन और बॉडी प्रभाव छोड़ें। k = 2 mA/V²,VT = 1 V,स्रोत ग्राउंड और गेट 2 V। ओवरड्राइव 1 V,ID = 1 mA।

क्षेत्र संख्या से जाँचें

ड्रेन 2 kΩ से 5 V जोड़ें। ड्रेन 3 V,इसलिए VDS = 3 V,1 V ओवरड्राइव से अधिक। माना संतृप्त क्षेत्र संगत। यहाँ “संतृप्ति” एनालॉग MOSFET धारा-स्रोत क्षेत्र है;BJT संतृप्ति या आउटपुट सीमा पर क्लिप ऑप-एम्प जैसा अर्थ नहीं।

मॉडल में $g_m=k(V_{GS}-V_T)=2$ mS। आउटपुट प्रतिरोध और बाहरी लोड छोड़कर कॉमन-सोर्स गेन लगभग $-g_mR_D=-4$। 10 mV गेट बदलाव 3 V के आसपास लगभग −40 mV ड्रेन बदलाव देता है। यह अवकलज स्थानीय है,बड़ा गेट स्वीप नहीं।

अवैध धारणा पकड़ें

RD,4.7 kΩ करें और वही 1 mA मानें तो ड्रेन 0.3 V,1 V ओवरड्राइव से कम। संतृप्ति समीकरण संगत नहीं। असंभव बिंदु स्वीकारने के बजाय ट्रायोड मॉडल से फिर हल करें।

आधुनिक छोटे-चैनल और स्वतंत्र शक्ति MOSFET को वर्ग नियम से समृद्ध मॉडल चाहिए हो सकते हैं। उपकरण डिज़ाइन में असली ट्रांसफ़र वक्र,तापमान,धारिता और SPICE दस्तावेज़ लें। शैक्षिक संख्या मॉडल चयन तथा संगतता सिखाती है;आगे सेंसर परियोजना का भाग तय नहीं करती।