Ist die Threshold-Spannung ausreichend genau bestimmt, wird
der Bereich schwacher Inversion mit Hilfe der
Subthreshold-Kennlinie untersucht. Wie in Abb. 4.5
dargestellt, wird der Drainstrom 
logarithmisch über der
Gate-Source-Spannung 
aufgetragen. Für den Parameter
Drain-Source-Spannung 
wird normalerweise ein Wert
aus dem linearen Bereich mit 
,
meist 
(bei Technologien für
hohe Versorgungsspannung auch 
) und als zweiter Wert die
Versorgungsspannung 
gewählt.
Abbildung: Subthreshold-Kennlinie 
mit Parameter
Drain-Source-Spannung für einen 
-Kanal-MOSFET, DIBL-Effekt.
Zweierlei Dinge sind aus der Subthreshold-Kennlinie in diesem
Kontext zu beachten: Ihre Steigung und die Verschiebung, die durch die
beiden Drain-Source-Spannungen bewirkt wird.
Die exponentielle Abhängigkeit des
Drainstromes von der Gate-Source-Spannung im
Subthreshold-Bereich stellt sich im semilogarithmischen Maßstab
als Gerade dar. Aus deren reziproker Steigung läßt sich
eine Kenngröße des Bauelements definieren: Der Gate-Swing 
ist jene Gate-Potentialänderung, die eine Drainstromänderung um eine
Dekade bewirkt:
Der Gate-Swing - manchmal auch Subthreshold-Swing genannt - ergibt sich laut [Bre79] zu
mit der Verarmungsschichtkapazität 
und der Oxidkapazität je
Fläche 
.
Der typische Wertebereich für erstreckt sich von 
bis
.
In obiger Näherung haben außer Naturkonstanten die Temperatur 
,
die Oxiddicke 
und über das Kanaldotierungsprofil
Auswirkung auf den Gate-Swing.
Neben der Steigung der Subthreshold-Kennlinie ist die Verschiebung
mit der Drain-Source-Spannung zu beachten. Sind die beiden Kennlinien
für den linearen Bereich (
) und Sättigung (
Versorgungsspannung ) im Subthreshold-Bereich (
)
nicht ident, sondern etwa parallelverschoben, so liegt
Drain-Induced Barrier Lowering (DIBL) vor
[Tro79]. Eine erhöhte Drain-Source-Spannung vermindert die Potentialbarriere
zwischen Source und Drain im Kanalgebiet.
Die Kanalladung und der Drainstrom werden nicht mehr vom Gate alleine,
sondern auch von der Drain-Source-Spannung beeinflußt.
Abbildung: Subthreshold-Kennlinie mit Parameter
Drain-Source-Spannung für einen
-Kanal-MOSFET, Punchthrough-Strom 
( bei 
).
Abbildung: Punchthrough-Effekt für einen -Kanal-MOSFET:
Punchthrough-Strom bei als
Funktion der Gate-Länge 
und Parameter ,
Spezifikation üblicherweise 
.
Ist hingegen die Subthreshold-Kennlinie für 
deutlich flacher, (vgl. Abb. 4.6, 
), so tritt der
Punchthrough-Effekt [Zhu88] zusätzlich zum DIBL-Effekt auf.
Bei Punchthrough dehnen sich die Raumladungszonen
der beider 
-Übergänge aufgrund der Drain-Source-Spannung so weit aus, daß sie sich
nahe kommen oder gar berühren (vgl. Abb. 5.8 in
Kapitel 5).
Es fließt auch im Falle eines nicht-selbstleitenden
Feldeffekttransistors (,,Anreicherungstyp``)
bei Gate-Source-Spannung ein Leckstrom zwischen
Drain und Source. Als Obergrenze für diesen Drain-Reststrom oder
Punchthrough-Strom wird in der Praxis zumeist ein Richtwert
von 
je 
Kanalweite angegeben [Chu91] [Shi92].
Anderenfalls spricht man davon, daß sich
der Transistor nicht mehr abschalten läßt, weil das
Gate die Kontrolle über den Drainstrom weitgehend verloren hat.
Der Punchthrough-Strom steigt mit sinkender Gate-Länge exponentiell an (vgl. Abb. 4.7). Der Punchthrough-Effekt bestimmt in manchen Technologien die minimale verwendbare Gate-Länge bei der Bauelementverkleinerung.