MOS管电容模型原理
MOS管的核心是：金属-氧化物-半导体电容。G极导电金属（多晶硅）与衬底（半导体）之间有一层氧化物绝缘层。
这个结构很熟悉，两个导体中间夹着一层绝缘材料，这就是一个妥妥的平板电容。该电容对于MOS管来说起着非常重要的作用，是区别于BJT，并提升速度性能的关键。
接下来，我们分别对金属-氧化物-半导体电容外加不同电压，来看MOS管的变化：
1. 如下图为P型衬底MOS电容，MOS结构的电容接近于平行板电容器：G极（栅极）与B（衬底）之间有一层绝缘材料（氧化物），加上负偏电压后G极出现负电荷，衬底则出现正电荷，电场穿入半导体，作为多子的“空穴”就会被推向氧化物-半导体的表面；单位面积电容C= ε/d，其中ε为介电常数，d为两板间距。
2. 如下图在G极与衬底B之间加正偏电压：此时正电荷出现在金属板上，随之产生的电场方向与前面讨论的相反，这种情况下“空穴”会被退离氧化物-半导体界面，由于固定不动被离化了的受主原子的存在，一个带负电的空间电荷区（没有“自由电子”和“空穴”）就形成了，该空间电荷区负电荷与G极上的正电荷相互对应。
3. 如下图所示为施加不同极性电压时的MOS电容能带图，其中，Efi：本征费米能级；Ef：费米能级。
1, 在零偏电压（a）时：半导体能带图是平的，意味着半导体中没有净电荷存在（平带）。
2, 在栅极加负偏电压（b）时：与P型半导体内部相比，氧化物-半导体界面处的价带更加靠近费米能级，表明界面处有“空穴”堆积。
3, 在栅极加正偏电压（c）时：其导带和价带边缘如图所示，空间电荷区与PN结类似，导带和本征费米能级均向费米能级靠近，产生的空间电荷区宽度为Xd。
4. 我们继续对MOS电容器施加更大的正偏电压（更大的电场）：MOS电容中更多的负电荷表明了更大的空间电荷区以及更弯曲的能带。
如下图所示，氧化物-半导体表面的本征费米能级低于费米能级，导带比价带更靠近费米能级，此时从费米能级的角度可以看成N型半导体。
表明通过施加足够大的正偏栅电压，半导体表面已经从P型转化成了N型半导体，从而产生了氧化物-半导体界面处的电子反型层。
同理，N型衬底同样可通过能带理论推理得到“空穴”反型层。
通过对MOS电容的能带理论分析，我们知道在G极和S极之间加不同的电压，衬底半导体的不同状态：
1. VGS<0时，靠近G极的衬底产生空穴。
2. VGS>0且比较小时，靠近G极的衬底产生一个空间电荷区（耗尽层，无“自由电子”）。
3. 当VGS>0且较大时，靠近G极的衬底产生电子反型层（存在“自由电子”），此时MOS管导通。
那VGS具体加多大的正偏电压，才能使MOS管导通呢？
这个电压值，我们称它为MOS管的阈值电压：Vgsth。
