mos管的特性也能用和双极型晶体管一样的i-v曲线来说明。图1.25中画的是增强型nmos的典型曲线。这些曲线中source和backgate是接在一起的。纵坐标衡量的是drain电流i_d，而横坐标衡量的是drain对source的电压v_ds。每条曲线都代表了一个特定的gate对source电压v_gs。图1.21中是相似的双极型晶体管的特性曲线，但是mos管的曲线是通过调节gate电压得到的，而双极型晶体管的曲线是通过调节基极电流得到的。图1.25 nmos晶体管的典型i-v曲线。

drain对source电压比较低时，mos channel像电阻，drain电流随着电压线性增加。这个工作区被称为线性区或triode区。它相对于双极型晶体管的饱和区。当drain对source的电压超过gate对source电压与阈值电压之间的差值时，drain电流就停止上升停在一个常数值上。这个区就是饱和区，相当于双极型晶体管的forward active区。所以饱和对mos和双极型晶体管有不同的意思。

线性区的mos管的特性比较容易理解。channel就像一层靠载流子浓度决定电阻的掺杂硅。电流随着电压线性上升，就像电阻一样。更高的gate电压产生更大的载流子浓度，因此降低了channel的电阻。pmos管和nmos管差不多，但由于空穴的移动性比电子差，channel的电阻相应的就比较大。工作于triode区的mos管的有效电阻被标记为r_ds(on)

因为pinch-off现象，mos管饱和。当drain对source的电压还很低时，有一个均匀厚度的耗尽区会包围channel（图1.26a）。当drain对source的电压升高后，在drain端的耗尽区加厚了。耗尽区就会侵入channel，从而使它缩小。最终channel被截断，称为pinched-off（图1.26b）。载流子被相对弱的电场驱动沿着channel运动。当他们到达pinched-off区的边缘时，他们就被强大的电场吸引而穿过耗尽区。随着drain电压上升，channel上的电压并不上升；而是pinched-off区会变宽。因此，drain电流到达了一个极限，停止增长了。

图1.26 mos晶体管在不同偏置（a）v_ds=0v（triode 区）；（b）v_ds＝10v（饱和区）的行为。

drain电流在饱和区稍微有点向上翘。这是由channel length modulation引起的，相当于early effect。drain电压的上升使pinched-off区加宽并且channel length缩短。短channel上还是原来的电压，所以电场加强了，载流子运动的更快。因此drain电流随着drain对source的电压上升而稍微有点上升。

图1.25i-v曲线中晶体管的backgate是接到source的。如果backgate独立于source偏置，那么晶体管的阈值电压会有点不同。如果nmos的source相对于backgate正向偏置，那么它的阈值电压会上升。如果pmos的source相对于backgate反向偏置，那么它的阈值电压会下降（变成更大的负值）。这个backgate效应或body效应是因为backgate对source的电压调制了channel下的耗尽区而产生的。随着backgate对source的差别上升，耗尽区也加宽，它也同时侵入backgate和channel。backgate对source的高电压会削弱channel，它反过来又提升了阈值电压。耗尽区对channel的侵入随着backgate掺杂上升而变得更厉害，这又加强了body效应。

mos管通常被认为是多数载流子器件，它只有在channel形成后才导通。这个过分简单的看法没有解释当gate对soure电压低于阈值电压时的导通。channel的形成是个逐步的过程。随着gate对source电压上升，gate首先吸引了少量少数载流子到表面。当电压上升时，少数载流子的浓度也上升了。当gate对source电压超过阈值电压时，少数载流子的数目大到硅表面反转，channel形成了。在这之前，少数载流子仍旧可以从source扩散到drain。这个subthreshold导通产生了一个比channel形成时产生的电流小的多的电流。然而，他们仍旧比结的漏电流大了好几个等级。仅当gate对source电压在阈值电压的0.3v左右时，subthreshold导通是很明显的。在低vt的器件中这已经足够引发严重的“漏电流”问题。实际上有些电路也利用了subthreshold导通时电压对电流的指数关系，但他们不能在超过100℃的环境下正常工作，因为结漏电流太大而淹没了微小的subthreshold电流。

和双极型晶体管一样，mos管也能被雪崩或punchthrough击穿。如果drain耗尽区的电压太大，雪崩就会发生，drain电流会快速上升。同样的，如果整个channel pinches off，source和drain就会被最终的耗尽区短接，且晶体管会punch through。

mos管的工作电压通常被一个称为hot carrier injection的长期退化机

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