Miért hívják a FET-et négyzettörvényű eszköznek?

A Field Effect Tranzisztort (FET) négyzettörvényű eszköznek nevezzük, mert a leeresztő árama ($I_D$) megközelítőleg arányos a kapuforrás feszültségének négyzetével ($V_{GS}$).

Íme, miért:

* Alapvető FET-művelet: A FET-ben a kapufeszültség szabályozza a csatorna szélességét, amely meghatározza a lefolyó és a forrás közötti áramot.

* Csatornaszélesség-függőség: A csatorna szélessége egyenesen arányos az alkalmazott kapufeszültséggel. A nagyobb kapufeszültség szélesebb csatornát hoz létre, így több áram folyhat.

* Áram-feszültség kapcsolat: A csatornán átfolyó áram arányos a csatorna szélességével, tehát arányos a kapufeszültséggel. Magát a csatorna szélességét azonban a lefolyóforrás feszültsége ($V_{DS}$) is befolyásolja, ami bonyolultabb összefüggést hoz létre.

* Négyzettörvény-közelítés: Kis $V_{DS}$ érték esetén az áram-feszültség összefüggés négyzetes törvényegyenlettel közelíthető:

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

* Hol:

* A $K$ az eszköz geometriájától és az anyag tulajdonságaitól függő állandó.

* $V_T$ a küszöbfeszültség, az a feszültség, amely alatt nem folyik áram.

Lényegében a négyzettörvény viselkedése abból adódik, hogy az áram áramlása arányos a csatorna szélességével, amely maga is arányos a kapuforrás feszültségének négyzetével. Ez mind a MOSFET-ekre (fém-oxid félvezető térhatású tranzisztor), mind a JFET-ekre (csatlakozó térhatású tranzisztorra) igaz.

Megjegyzés: A négyzettörvény közelítés kis lefolyóforrás feszültségekre érvényes. A $V_{DS}$ növekedésével az áram-feszültség összefüggés bonyolultabbá válik, és eltér a négyzettörvénytől. A „négyzettörvény eszköz” terminológia azonban megmarad, mert pontosan leírja a FET-ek alapvető viselkedését jelentős működési tartományban.