MOS管饱和导通后，随着Vds增加，Id不变，那么是Rds变大了吗？若不变，Vds增大的电压去哪里了?

当MOSFET进入饱和区导通后，确实有一个重要的特征：随着漏源电压（Vds）的增加，漏极电流（Id）基本保持不变，呈现出一条近乎水平的曲线。这里面涉及到一些关于MOSFET工作原理的细节，我们来详细分析一下。

首先，我们得明确一点：MOSFET的导通，特别是进入饱和区后的特性，是由其内部的电场和载流子行为决定的，而不是像一个简单的电阻那样，电流和电压之间存在简单的线性关系（欧姆定律）。

为什么Vds增加，Id不变？

在MOSFET进入饱和区之前，也就是所谓的线性区（或称为三极管区），漏极电流Id与漏源电压Vds之间是存在一个近似线性的关系的。此时，MOSFET更像一个受栅源电压Vgs控制的可变电阻。

但是，一旦Vgs足够大，使得栅极与沟道之间的电压差（在沟道最窄处，即靠近漏极的区域）仍然大于阈值电压Vth，并且Vds进一步增大时，会发生一个关键的变化：

沟道的“夹断”（Pinchoff）效应：当Vds增大到一定程度时，漏极端的电场会变得非常强。这个强电场会吸引沟道中的载流子（电子，对于N沟道MOSFET而言）向漏极移动。同时，漏极电压的升高也会导致沟道靠近漏极的那部分电势升高。这样一来，栅极电压Vgs与漏极附近沟道之间的电压差减小了。当这个差值减小到接近或低于阈值电压Vth时，沟道在靠近漏极的地方就被“夹断”了。

恒定载流子速度限制：夹断点一旦形成，沟道在漏极端的有效长度就变成了一个很小的“耗尽区”。一旦载流子（电子）通过夹断前的沟道到达夹断点附近，它们就会受到漏极附近强电场的加速。这个强电场将载流子“拉”过耗尽区，进入漏极。
速率限制因素：载流子在沟道中的传输速度，最终是被沟道中的载流子浓度以及电场强度所限制。在饱和区，沟道最窄处的载流子浓度和电场已经达到了一个饱和状态。简单来说，即使你给漏极更高的电压（增加Vds），漏极端的强电场也只能以一个接近恒定的速度将载流子从夹断点“抽走”。你可以想象成一个水管，当水管某个节点的水压足够高，使得水流已经达到了管道所能支持的最大速度时，你再增加总的水压，也无法让水流速度再显著加快了。在MOSFET里，这个“最大速度”就决定了漏极电流Id的基本值。

那么，如果Rds（或更准确地说，沟道的电阻）不变，Vds增大的电压去哪里了？

首先，我们不能简单地说“Rds不变”，因为饱和区的MOSFET特性已经不是一个简单的电阻模型可以完全描述的。与其说Rds不变，不如说漏极电流Id基本不变。

如果Id基本不变，但Vds增加了，那么这部分增加的Vds电压主要落在夹断区末端的耗尽区。

我们来画个简化的图景：

1. 源极 (Source) 到夹断点前 (Pinchoff point): 在这里，沟道仍然存在，载流子在电场作用下移动，其速度逐渐加快。这段沟道可以被视为一个具有一定电阻的区域，并且沟道中的载流子浓度是随距离源极远近而变化的。

2. 夹断点到漏极 (Drain): 在夹断点处，沟道被夹断了。这里形成了一个小的耗尽区（Depletion Region）。当Vds增大时，漏极端的电势也升高。这个升高的高电势主要作用于这个耗尽区。

电场集中：漏极和夹断点之间的这个小区域，由于没有了导电沟道，就变成了一个类似于PN结反向偏置时的耗尽层。当Vds增加时，这个耗尽区会稍微扩张，并且其内部的电场强度会显著增加。
载流子加速：载流子（电子）一旦到达夹断点，就会被这个强大的电场加速，快速地穿越这个耗尽区到达漏极。
电压降落：因此，增加的Vds电压，其绝大部分都“降落”在这个夹断区末端的耗尽区上，提供了驱动载流子越过夹断点并被漏极收集所需的强电场。

为什么说“Rds不变”不完全准确？

虽然在理想的饱和区模型中，Id不随Vds变化，但实际上，MOSFET在饱和区仍然存在一些次级效应，使得Id并非完全恒定，而是会随着Vds的轻微增加而缓慢增大。这通常被称为沟道长度调制效应 (Channel Length Modulation)。

沟道长度调制：当Vds增大时，夹断区扩张，实际参与导电的沟道长度会略微缩短。沟道长度的缩短会使得载流子传输的“阻碍”减小，因此Id会轻微增加。这种效应可以用一个参数λ（lambda）来描述，使得饱和区的Id更精确的表示为 $Id = Isat (1 + λVds)$，其中Isat是饱和电流。
沟道电阻变化：从电阻的角度看，如果沟道长度缩短了，并且沟道内的载流子浓度变化不大，那么可以认为沟道的等效电阻（Rds）确实是变小了。

总结一下：

当MOSFET进入饱和导通区后，Vds的增加并不会显著改变漏极电流Id，因为电流主要是由沟道最窄处的载流子浓度和电场决定的，当达到某个临界点后，电流就饱和了。

如果简单地认为存在一个“Rds”，那么当Id不变而Vds增加时，从欧姆定律的角度看似乎Rds变大了。但这是一种错误的理解。

更准确的说法是：Vds的增加部分主要被夹断区域（耗尽区）吸收了，并转化为驱动载流子越过夹断点所需的高电场。这部分电压并没有“消失”，而是作用在漏极和沟道夹断点之间的一个电场区域上。

而对于“Rds不变”的说法，在严格意义上是不成立的。虽然Id近似不变，但Vds增加时，沟道长度调制效应会导致沟道的等效电阻（如果非要这么类比的话）实际上是略微减小的，从而引起Id的轻微增加。但相比于线性区，这种变化已经非常小了。

希望这样的解释能够更清晰地说明这个问题。

网友意见

多谢邀请，却之不恭。

其他网友已经解释得很详细了。当然，课本上更详细。

俺就贴个 MOSFET 的模型，供大家回去仿真着玩。

在nMOSFET操作中，漏极和源极之间的电位（VDS），以及栅极和源极之间的电位（VGS），总是正的。当一个小的电压（VGS）被施加到栅极时，p型衬底中携带电荷的孔被排斥出衬底表面。当VGS达到一个阈值（VTH，打开器件所需的最小栅极到源极电压）时，栅极下的区域完全耗尽电荷，在衬底上产生一个称为 "耗竭区 "的区域。

进一步提高VGS吸引电子从富含电子的源区(VGS)和漏区(VGD)进入栅极下的区域，产生一个被称为 "反转层 "的n+区域，如图所示。这个反转层是一个连接源极和漏极两个n型区域的导电通道；当源极和漏极之间有一个正电压VDS时，它将允许电子从源极流向漏极。为了确保诱导反转通道从源极一直延伸到漏极，MOSFET栅极结构与源极和漏极的边缘略有重叠（后者是通过一种被称为自对准工艺的方法实现的。

当漏极-源极偏压（VDS）被施加到处于高于阈值导电状态的NMOS器件时，电子在沟道反转层中从源极向漏极移动。在相对较小的VDS值下，器件的I/V特性是线性的，ID（漏极电流）随着VD（漏极电压）的增加而增加，如图示。门-源电压VGS的任何变化都会改变反转层的电子密度，以这种方式，VGS的变化也可以控制器件电流。由于这个原因，NMOS器件的特征I-V曲线通常描述了不同VGS下的一系列曲线，如图示。

当漏极电压增加到一个被称为饱和电压的值时，NMOS器件的电荷和电流流动特性会发生变化，如图示。栅极下的反转层变成楔形，在源极附近更宽（或更深），而在漏极则基本消失（零厚度）。这种现象被称为 "夹断"，反转层厚度减少到零的地方被称为 "夹断点 pinch-off point"。

夹断发生的原因是，在VSAT时，通道源端栅极和衬底之间的有效电位（Veff=VGS）大于通道漏端栅极和衬底之间的电位，这正好是形成反转层所需的电位，称为阈值电压（Veff=VGS-VSAT=VTH）。

漏极上的任何更高的电压都会导致栅极到衬底的电压降低到阈值电压以下，反转层将不会形成，从而产生夹层点，即通道中不再有任何移动的电子载体。当施加到漏极的电压增加到超过VSAT时，夹断点进一步向源极移动，减少了有效的通道长度，Leff，如图所示。在这些条件下，夹点和漏极之间的区域被完全耗尽，没有反转层。由于该区域没有正的自由载流子，如果电子从电子丰富的源头进入该区域，就不存在电子-空穴重组的可能性，而且如果有一个横跨耗尽区的电场，电子可以自由过境到漏极。

从图中可以看出，在漏极饱和条件下，通过该器件的电流完全由栅极电压控制。