场效应管伏安特性曲线计算方法与原理-场效应管主要参数-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2019-05-30
场效应管伏安特性曲线（IV 曲线），即电流-电压曲线。这里的电压指的是源漏偏压，电流指的是漏电极电流。IV 曲线是双电极器件体系性能模拟的主要目的。
场效应管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道的不同以及是增强型还是耗尽型可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。如果按统一规定的正方向，特性曲线就要画在不同的象限。为了便于绘制，将P沟道管子的正方向反过来设定。有关曲线绘于下图之中。
IV 曲线通过计算不同偏压下的电流得到。特定偏压Vb下的电流I可以由下求得：
其中
分别为左右电极平衡态时的费米能级和费米分布。
积分限的确定。由于费米分布在-∞、+∞很快趋近于 0 和 1，而在费米能级处呈台阶状，因此实际积分的范围可以确定为：
之所以增加nkBT是为了考虑费米分布的宽度。
T（E;Vb）为电子透射概率函数谱，表示不通能量的电子透射的概率。注意到，一般情况下，T（E）的形状依赖于偏压Vb（见下图），因此通过自洽的非平衡态格林函数方法可以更好的计算电流。如果忽略T（E）对偏压Vb的依赖，则可以通过零偏压下的平衡态透射谱计算线性响应电流。
左图为零偏压下的透射谱；右图为透射谱随偏压的变化图，两条直线标记的是偏压窗口。注意右图中零偏压处与左图的对应关系。
QuantumATK默认采用自洽的非平衡态格林函数（NEGF）方法计算非零偏压下的电流，此时体系的电子态处于非平衡态。
由于这时考虑了透射谱形状随偏压的变化，因此如下所示的体系出现了负微分电阻（NDR）效应。
线性响应电流
另一种计算电流的方法是仅计算零偏压下的电子透射谱曲线，而后在同一条曲线上通过改变积分偏压窗口求得不同的偏压下的电流。由于电子透射谱在全能量范围里始终为正，因此无法出现预期的 NDR 效应。上述体系的线性响应电流如下图。
① 开启电压VGS（th） （或VT）
开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值，场效应管不能导通。
② 夹断电压VGS（off） （或VP）
夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS（off） 时，漏极电流为零。
③ 饱和漏极电流IDSS
耗尽型场效应三极管，当VGS=0时所对应的漏极电流。
④ 输入电阻RGS
场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘栅场型效应三极管，RGS约是109～1015Ω。
⑤ 低频跨导gm
低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用十分相像。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS（毫西门子）。
⑥ 最大漏极功耗PDM
最大漏极功耗可由PDM=VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。
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