MOSFET
理論的にn型とp型の違いはドレイン-ソース間の電流に寄与するキャリアの違いだけなので、ここではn型についてのみ扱う。
MOSFETではゲートと基材の間に構成されたキャパシターにより、ゲートに正電圧が印加された場合、p型のサブストレートと絶縁層の境界面に電子を引き寄せドレイン-ソース間に反転層(n型)を作り上げる事でソース-ドレイン間を高コンダクタンスにする。ドレイン-ソース間電圧(Vds)が比較的低く、ゲート-ソース間の電圧(Vgs)からしきい値電圧(Vth)を引いた値(Vgs-Vth)がそれを超えている領域を線形領域と呼ぶ(図2)。線形領域においてはゲート電圧に比例して反転層が厚みを増すため、コンダクタンスがゲート電圧に比例して上がる。
一方、ドレイン-ソース間電圧(Vds)がゲート-ソース間の電圧(Vgs)からしきい値電圧(Vth)を引いた値(Vgs-Vth)を上回るとドレイン領域近辺には反転層が形成されなくなる。この状態をピンチオフしたと言う。 この状態(ピンチオフ)よりドレイン電圧が高い領域を飽和領域と呼び、MOSのコンダクタンスは反転層の長さによって一定に決まる(図3)。この状態では定電流源として扱われる。
ここで注意したいのは、MOSFETのしきい値電圧は、基本的にはゲート-ソース間の条件で決まるのであり、ピンチオフと言うのは単にドレイン側で反転層が形成される条件が満たされなくなったと言う事である。