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MOSFET 동작점 계산기

NMOS 트랜지스터의 MOSFET 드레인 전류, 포화 전압, 트랜스컨덕턴스 및 동작 영역 (컷오프, 트라이오드, 포화) 계산

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공식

I_D = k_n/2 × (V_GS−V_th)² (sat), I_D = k_n × [(V_GS−V_th)V_DS − V_DS²/2] (triode)

V_GSGate-source voltage (V)
V_thThreshold voltage (V)
k_nProcess transconductance parameter (A/V²)
V_DSDrain-source voltage (V)
g_mTransconductance (A/V)

작동 방식

금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET) 동작점은 트랜지스터의 기본 동작 상태를 설정하는 DC 바이어스 조건을 나타냅니다.이러한 맥락에서 주요 파라미터에는 드레인-소스 전압 (VDS), 게이트-소스 전압 (VGS) 및 드레인 전류 (ID) 가 포함되며, 이를 통해 디바이스가 차단 영역, 선형 영역 또는 포화 영역에 있는지를 결정합니다.트랜지스터가 설계된 성능 범위 내에서 작동하고 신호 무결성을 유지하려면 동작점을 이해하는 것이 중요합니다.

계산 예제

임계 전압 (Vth) = 2V, 트랜스컨덕턴스 파라미터 (K) = 0.5mA/v², 공급 전압 (VDD) = 5V와 같은 파라미터를 갖는 n-채널 MOSFET을 고려해 보십시오.1단계: VGS = 3.5V를 결정합니다.2단계: VDS = 4V를 계산합니다.3단계: 포화 영역에 대해 방정식 ID = K (VGS - Vth) ²를 사용합니다.플러그인 값: ID = 0.5* (3.5 - 2) ² = 1.125 mA.결과 동작점은 트랜지스터가 포화 영역에 있음을 확인할 수 있습니다.

실용적인 팁

  • 세부 계산 전에 항상 트랜지스터의 작동 영역을 확인하십시오.
  • 제조업체 데이터시트를 사용하여 정확한 파라미터 값 확인
  • 트랜지스터 특성에 미치는 온도 영향 고려
  • 고전력 애플리케이션의 잠재적 자체 발열 여부 확인

흔한 실수

  • 트랜지스터 작동 영역의 잘못된 해석
  • 온도 계수 변동의 무시
  • 특정 장치 특성 대신 일반 매개변수 사용
  • 기생 커패시턴스 효과 간과

자주 묻는 질문

선형 영역에서 드레인 전류는 VDS와 함께 선형적으로 증가합니다.포화 영역에서는 VDS의 변화에도 불구하고 드레인 전류가 비교적 일정하게 유지됩니다.
온도가 증가하면 임계값 전압이 낮아지고, 누설 전류가 증가하고, 트랜스컨덕턴스 파라미터가 수정될 수 있습니다.
기본 방정식은 비슷하지만 전압과 전류의 반대 극성에 맞게 조정해야 합니다.

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