Der Body-Effekt verändert den Drain-Strom in einem MOSFET durch Änderung der Schwellenspannung. Wenn zwischen dem Körper (Substrat) und der Quelle ein Spannungsunterschied besteht, erhöht sich die Schwellenspannung. Dies bedeutet, dass eine höhere Gate-Source-Spannung (VGS) erforderlich ist, um den MOSFET einzuschalten und den Stromfluss vom Drain zur Source zu ermöglichen. Wenn die Schwellenspannung aufgrund des Body-Effekts ansteigt, nimmt der Drain-Strom ab, da die effektive VGS (VGS – Vth) verringert wird. Dieser Effekt kann zu Schwankungen in der Leistung des MOSFET führen, insbesondere in analogen Schaltkreisen und integrierten Schaltkreisen, bei denen eine präzise Stromsteuerung von entscheidender Bedeutung ist.
Die Gate-Source-Spannung (VGS) beeinflusst den Drain-Strom in einem MOSFET, indem sie die Bildung des leitenden Kanals zwischen Source und Drain steuert. Wenn bei einem n-Kanal-MOSFET VGS die Schwellenspannung (Vth) überschreitet, bildet sich ein Kanal und ermöglicht den Stromfluss. Je höher der VGS über dem Schwellenwert liegt, desto stärker ist der Kanal und desto höher ist der Drain-Strom. Im linearen Bereich steigt der Drain-Strom linear mit VGS an, während im Sättigungsbereich der Drain-Strom weniger steil ansteigt und hauptsächlich von VGS und den physikalischen Eigenschaften des MOSFET bestimmt wird.
Um den Drain-Strom in einem MOSFET zu erhöhen, können Sie die Gate-Source-Spannung (VGS) über die Schwellenspannung erhöhen, wodurch der leitende Kanal gestärkt wird und mehr Strom vom Drain zur Source fließen kann. Eine andere Methode besteht darin, den Widerstand in den Source- oder Drain-Anschlüssen zu verringern, was den Gesamtstromfluss verbessern kann. Darüber hinaus kann die Verwendung eines MOSFET mit einer niedrigeren Schwellenspannung oder einer höheren Transkonduktanz auch zu einem höheren Drain-Strom für eine gegebene VGS führen.
Der Körper in MOSFETs wird verwendet, um die Schwellenspannung zu beeinflussen und das Verhalten des Geräts zu steuern. Der Körper (oder das Substrat) kann in diskreten MOSFETs mit dem Source-Anschluss verbunden werden, wodurch der Körpereffekt minimiert wird. In integrierten Schaltkreisen ist der Körper häufig mit einem gemeinsamen Potenzial verbunden, beispielsweise mit Masse für n-Kanal-MOSFETs oder einer positiven Versorgungsspannung für p-Kanal-MOSFETs. Der Körper kann die Eigenschaften des Geräts beeinflussen, wie etwa die Schwellenspannung und Leckströme, und ist ein wichtiger Faktor beim Entwurf und der Optimierung von MOSFET-basierten Schaltkreisen.
Der Einfluss der Temperatur auf den MOSFET-Drainstrom ist erheblich. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Beweglichkeit der Ladungsträger (Elektronen im n-Kanal und Löcher in p-Kanal-MOSFETs) ab, was den Drain-Strom verringert. Darüber hinaus nimmt die Schwellenspannung eines MOSFET typischerweise mit steigender Temperatur ab, was die Verringerung der Mobilität leicht ausgleichen kann, indem es die Bildung des leitenden Kanals erleichtert. Der Nettoeffekt ist jedoch normalerweise eine Verringerung des Drainstroms bei höheren Temperaturen aufgrund der verringerten Ladungsträgermobilität. Temperaturschwankungen können sich auch auf andere Parameter wie Leckströme und Schaltgeschwindigkeiten auswirken und sich somit auf die Gesamtleistung des MOSFET auswirken.