Характеристики и малосигнальные параметры полевых транзисторов

Стандартный набор вольт-амперных характеристик полевых транзисторов отличается от набора таких характеристик биполярных транзисторов прежде всего потому, что у полевых транзисторов отсутствуют входные токи, а значит и входные характеристики. Обычно для полевых транзисторов приводятся передаточные характеристики (зависимость тока стока I_с от напряжения между затвором и истоком U_зи при постоянном напряжении U_си) и семейство выходных характеристик (зависимости тока стока от напряжения между стоком и истоком при различных напряжениях между затвором и истоком). Далее на рис.2.37 показаны передаточные характеристики с каналом n-типа.

Рис.2.37. Передаточные характеристики полевых транзисторов

Передаточные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом нелинейные и описываются выражением

.

Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом показаны на рис.2.38. На этих характеристиках можно выделить две области: линейную U_си < U_отс - |U_зи| и насыщения U_си > U_отс - |U_зи|.

Рис.2.38. Выходные характеристики полевого транзистора

В линейной области характеристики представляют собой прямые линии, наклон которых зависит от напряжения на затворе. В области насыщения характеристики идут практически горизонтально, что позволяет говорить о независимости тока стока от напряжения на стоке.

Резкое различие выходных характеристик в различных областях определяет двоякое применение полевых транзисторов. В линейной области полевой транзистор используется как сопротивление, управляемое напряжением на затворе. В области насыщения полевой транзистор работает как источник тока, управляемый напряжением.

Рабочая точка, соответствующая исходному режиму транзистора до подачи на затвор управляющего сигнала, характеризуется тремя координатами: током стока I_сА, напряжением U_сиА и напряжением U_зиА. Малые приращения тока стока в окрестностях рабочей точки определим как полный дифференциал функции двух переменных:

.

Частные производные характеризуют малосигнальные параметры усилительных элементов на полевых транзисторах. Переходя к малым отклонениям, получим

,

где - крутизна характеристики;

- внутреннее сопротивление.

Знак «минус» учитывает, что приращения i_с и u_си противофазные.

Переписав последнее уравнение относительно u_си, получим

U_си = Sr_внu_зи - i_сR_вн = mu_зи - i_сr_вн ,

где - статический коэффициент усиления по напряжению.