MOSFET截止區、線性區、飽和區的差異：條件、電流公式、用途比較
MOSFET的工作，會依閘極-源極電壓VGS與汲極-源極電壓VDS分成三個區域。在截止區，VGS低於臨界電壓Vth，不會形成通道，幾乎沒有電流。在線性區（三極管區），通道從源極連到汲極，表現得像阻值隨閘極電壓改變的電阻。在飽和區，通道在汲極端夾止，電流幾乎與VDS無關而由VGS決定，因此用於放大與電流源。要注意的是，雙極性電晶體的「飽和」是相當於開關導通的另一種狀態，同一個詞的意義不同。
| 項目 | 截止區 | 線性區（三極管區） | 飽和區 |
|---|---|---|---|
| 條件（nMOS） | VGS < Vth | VGS > Vth且VDS < VGS − Vth | VGS > Vth且VDS ≥ VGS − Vth |
| 通道狀態 | 不形成反轉層（只有弱反轉） | 反轉層從源極連到汲極 | 反轉層在汲極端消失（夾止） |
| 汲極電流公式（長通道） | ID ≈ 0。實際上次臨界電流隨VGS呈指數增加 | ID = μCox(W/L)[(VGS − Vth)VDS − VDS²/2] | ID = (1/2)μCox(W/L)(VGS − Vth)²。考慮通道長度調變時再乘以(1 + λVDS) |
| 電流的行為 | 關閉。次臨界擺幅的理論下限在室溫約為60 mV/dec | VDS小時ID幾乎與VDS成正比，VDS越大斜率越小 | ID幾乎與VDS無關，與(VGS − Vth)的平方成正比 |
| 小訊號下的等效 | 近似開路 | VDS小時，為導通電阻Ron ≈ 1/[μCox(W/L)(VGS − Vth)]的電阻 | 轉導gm = 2ID/(VGS − Vth)的電壓控制電流源。輸出電阻ro ≈ 1/(λID) |
| 數值範例（μCox(W/L) = 2 mA/V²、Vth = 0.5 V） | VGS = 0.3 V時為截止（公式上ID = 0） | VGS = 1.0 V、VDS = 0.1 V時ID = 90 µA。VDS接近0時的導通電阻約1 kΩ | VGS = 1.0 V、VDS ≥ 0.5 V時ID = 250 µA（設λ = 0）。gm = 1 mS |
| 主要用法 | 開關的關閉狀態。數位電路中處於關閉的那一側電晶體 | 開關的導通狀態（數位電路中導通的一側、類比開關、導通中的功率MOSFET）、可變電阻 | 放大電路、電流源、電流鏡 |
| 雙極性電晶體中對應的區域 | 截止區（名稱也相同） | 飽和區（開關導通） | 主動區（用於放大） |
| 短通道下的差異 | DIBL使臨界電壓降低、關閉電流增加 | 遷移率降低與寄生電阻使電流比公式小 | 速度飽和使電流在較低的VDS就飽和，對(VGS − Vth)的依存接近一次方 |
數值為具代表性的大致參考值，會因世代或產品而異。