La física del dispositivo y la modelización precisa del transistor son necesarias para reducir el voltaje de operación cerca del umbral para circuitos con restricciones de potencia. La modelización convencional de dispositivos para transistores de óxido metálico-semiconductor (MOS) se centra en operaciones en regímenes de inversión fuerte o débil, y la electrostática en sesgos de puerta cerca del voltaje umbral rara vez se estudia. Esta investigación propuso un modelo analítico para describir la distribución del potencial de superficie a lo largo del canal para la operación cerca del umbral. También se realizaron simulaciones numéricas de dispositivos para investigar la electrostática cerca del voltaje umbral. La simulación numérica con movilidad constante de portadores mostró un sobrepaso en la transconductancia debido a la disminución del campo eléctrico lateral con el sesgo de puerta. La disminución del campo eléctrico lateral fue predicha por el modelo analítico propuesto del potencial de superficie que consideraba el ensanchamiento de la longitud del canal con la inundación de los portadores de inversión en las regiones del canal y solape de puerta. El efecto de ensanchamiento de la longitud del canal se saturó a medida que el sesgo de puerta aumentaba aún más. Por lo tanto, se observó un evidente sobrepaso de la transconductancia cerca del voltaje umbral en dispositivos de canal corto.