금속-산화물-반도체(Metal-Oxide-Semiconductor, MOS) 필드-효과 트랜지스터(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)은 전자 회로에서 스위치나 증폭기로 자주 사용되는 반도체 장치 유형입니다. MOSFET의 V-I 곡선은 해당 트랜지스터의 단자간 전압(V_DS 또는 드레인-소스 전압)과 전류(I_DS 또는 드레인-소스 전류) 간의 관계를 나타냅니다. 이 곡선은 MOSFET의 다양한 동작 영역(차단, 삼극, 포화 및 액티브)에 대해 설명할 수 있습니다.
여기 n채널 MOSFET의 V-I 곡선에 대한 일반적인 설명입니다(p채널 MOSFET 동작도 유사하지만 극성이 반대입니다):
차단 영역: 이 영역에서 MOSFET은 사실상 꺼져 있는 상태입니다. 게이트-소스 전압(V_GS)이 채널 사이에 역전층을 생성하는 데 필요한 임계 전압(V_TH)보다 낮습니다. 결과적으로 드레인-소스 전류는 무시할 만큼 작으며, 곡선은 거의 x축을 따라 평평합니다(I_DS = 0).
삼극(선형) 영역: 게이트-소스 전압이 증가하여 임계 전압(V_GS > V_TH)보다 크게 되면 MOSFET은 삼극 영역으로 들어갑니다. 이곳에서 MOSFET은 전압 제어 저항체로 작동합니다. 채널이 전도되기 시작하며 드레인-소스 전압(V_DS)에 비례하여 드레인-소스 전류가 선형적으로 증가합니다. 이 선형 영역의 기울기는 장치 파라미터와 게이트-소스 전압에 의해 결정됩니다.
포화 영역: 게이트-소스 전압이 계속해서 증가하면 MOSFET은 결국 포화 영역으로 들어갑니다. 이 영역에서는 채널이 완전히 개방되며 드레인-소스 전압이 더 이상 드레인-소스 전류에 큰 영향을 미치지 않습니다. 전류가 수렴되고 V_DS에 독립적으로 상대적으로 일정해집니다. MOSFET은 전류-제어된 전류원으로 작동하며 드레인-소스 전압의 변화가 드레인-소스 전류에 큰 변화를 일으키지 않습니다.
액티브 영역: 삼극과 포화 영역 사이에는 액티브 영역이 있습니다. 이 영역에서 MOSFET은 부분적으로 켜져 있으며 드레인 전류는 게이트-소스 전압과 드레인-소스 전압 모두에 영향을 받습니다. 이 영역은 선형과 포화 영역 사이의 전환 영역으로 볼 수 있습니다.