Малосигнальные параметры полевых транзисторов.

В предыдущих разделах были уже определены ряд параметров полевых транзисторов: напряжение отсечки для полевых транзисторов с управляющим р - п переходом, пороговое напряжение для МДП-транзисторов, удельная крутизна и др.

Для описания работы всех видов полевых транзисторов, кроме рассмотренных выше, широко используются так называемые малосигнальные или дифференциальные, параметры:

- крутизна характеристики прямой передачи, представляющее собой отношение изменения тока стока к напряжению ме­жду затвором и истоком при постоянном напряжении на стоке:

.                                            (10.1)

Крутизна измеряется в мА/В и определяется по наклону стоко-затворной характеристики соответствующих транзисторов и лежит для маломощных полевых транзисторов в пределах от 1 до 10;

- дифференциальное выходное сопротивление, определяемое на участке насыщения выходных характеристик полевых транзисторов как отношение изменения напряжения между стоком и затвором к изменению тока стока при постоянном напряжении на затворе:

.                                                 (10.2)

Оно составляет примерно десятки-сотни кОм;

- коэффициент усиления по напряжению для характеристики усилительных свойств полевого транзистора:

,                                                    (10.3)

определяемый по стоко-затворной характеристике при постоянном токе стока. Коэффициент усиления по напряжению может достигать нескольких сотен.

Эти три параметра связаны между собой внутренним уравнением полевого транзистора

.                                                (10.4)

Заметим, что при расчетах крутизны и выходного сопротивления в МДП-транзисторах в выражениях (10.1) и (10.2) необходимо поддерживать постоянным также напряжение между подложкой и истоком V_ПИ = const.

Начальный омический участок стоковых характеристик (участок 1 на стоковых характеристиках) полевых транзисторов характеризуется сопротивлением канала R_K. Оно вычисляется по наклону начального участка выходных характеристик () для транзисторов с управляющим переходом или () для МДП-транзисторов при заданных значении  по формуле:

.                                   (10.5)

Сопротивление канала зависит от напряжения  (см.формулу 9.13), при этом с изменением  его можно менять от некоторого начального сопротивления канала  до бесконечности. Это позволяет на практике использовать полевые транзисторы на омическом участке как управляемый напряжением переменный резистор.

Важным параметром полевого транзистора является входное сопротивление, определяемое выражением

,                                    (10.6)

где I_З – ток затвора. Значение тока затвора во входной цепи полевого транзистора с управляющим переходом определяется величиной обратного тока, созда­ваемого неосновными носителями через переход, поэтому он очень мал (порядка  и менее) и входное сопротивление такого полевого транзистора очень высокое (порядка нескольких мегомов). В МДП-транзисторе ток затвора вообще определяется током утечки диэлектрика, который составляет величину порядка 10^-15А, соответственно такие транзисторы имеют входное сопротивление порядка 10¹⁵ Ом. Большое входное сопротивление полевого транзистора является его основным преимуществом, так как это резко снижает потребление мощности от источников сигнала в различных электронных устройствах, реализованных на базе полевых транзисторов.

Работа полевого транзистора в частотном и импульсном режимах определяется паразитными междуэлектродными емкостями: затвор-исток С_ЗИ, затвор-сток С_ЗС и сток-исток С_СИ. Для маломощных транзисторов они составляют единицы и доли пФ. Малые значения емкостей полевого транзистора выгодно отличают его от биполярных транзисторов. При работе полевого транзистора на высоких частотах основное значение имеет емкость С_ЗИ, которая определяет граничную рабочую частоту , где R_К - сопротивление канала, через которое заряжается емкость. Анализ показывает, что по частотным свойствам полевой транзистор не имеет особых преимуществ перед биполяр­ным. Но с точки зрения быстродействия полевой транзистор превосходит биполярный, так как работает на основных носителях заряда при отсутствии их накопления.