Почему полевой транзистор называют устройством квадратичного закона?

Полевой транзистор (FET) называется устройством квадратичного типа, поскольку его ток стока ($I_D$) примерно пропорционален квадрату напряжения затвор-исток ($V_{GS}$).

Вот почему:

* Основные операции с полевым транзистором: В полевом транзисторе напряжение на затворе контролирует ширину канала, который определяет ток между стоком и истоком.

* Зависимость ширины канала: Ширина канала прямо пропорциональна приложенному напряжению на затворе. Более высокое напряжение на затворе создает более широкий канал, позволяя протекать большему току.

* Соотношение ток-напряжение: Ток, текущий через канал, пропорционален ширине канала и, следовательно, пропорционален напряжению на затворе. Однако сама ширина канала также зависит от напряжения сток-исток ($V_{DS}$), создавая более сложную взаимосвязь.

* Приближение квадратичного закона: При малых значениях $V_{DS}$ зависимость ток-напряжение можно аппроксимировать квадратичным уравнением:

* $I_D =K (V_{GS} - V_T)^2$

* Где:

* $K$ — константа, зависящая от геометрии устройства и свойств материала.

* $V_T$ — пороговое напряжение, ниже которого ток не протекает.

По сути, поведение квадратичного закона возникает потому, что ток пропорционален ширине канала, которая сама пропорциональна квадрату напряжения затвор-исток. Это справедливо как для MOSFET (металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор), так и для JFET (переходный полевой транзистор).

Примечание: Приближение квадратичного закона справедливо для небольших напряжений сток-исток. По мере увеличения $V_{DS}$ зависимость ток-напряжение становится более сложной и отклоняется от квадратичного закона. Однако терминология «устройства квадратичного закона» сохраняется, поскольку она точно описывает фундаментальное поведение полевых транзисторов в значительном рабочем диапазоне.