рис. 1.94Рассмотрим две математические модели полевого транзистора.



Универсальная модель.

Опишем с некоторыми несущественными упрощениями модель, использующуюся в пакете программ Micro-Cap

II

.

Приведем эквивалентную схему транзистора (рис. 1.94), где обозначено:

• rи и rс — соответственно объемные сопротивления истока и стока (это малые величины);

• i

y


— источник тока, управляемый напряжениями.

Приведем выражения, описывающие управляемый источник и полученные на основе анализа физических процессов:

● для области отсечки i

y


= 0 при

u

зи


>

u

зи отс


;

● для линейной области при 0 < uис < uзи отс – uзи



iy

=

β

· [ (

u

зи отс




u

зи


) · uис – ½ · uис2 ]

где β — так называемая удельная крутизна;

● для области насыщения при

u

зи отс


– uзи < uис



iy

= ½ ·

β

· (

u

зи отс




u

зи


) 2

Продифференцируем последнее выражение по uзи:



di

и


/

d

uзи =

S

=

β

· (

u

зи отс




u

зи


)

Отсюда следует, что при

u

зи отс


– uзи = 1 В · β = S, что и объясняет название — удельная крутизна (но следует учитывать, что размерность β — А/В2 или мА/В2).

В соответствии с приведенными выражениями точки выходных характеристик, соответствующие началу режима насыщения, должны лежать на параболе, которая описывается следующим образом. На границе режима насыщения выполняется условие:

u

зи отс


– uзи = uис. Из выражений для тока iy как в линейной области, так и в области насыщения получим:



i

с


=

iy

= ½ ·

β

· uис2

Дадим графическую иллюстрацию (рис. 1.95). рис. 1.95

Для реальных транзисторов такое разграничение линейной области и области насыщения имеет место не всегда (отрицательный пример — транзистор КП10ЗЛ).

С учетом сделанного замечания транзистор КП10ЗЛ в первом приближении можно описать приведенными выражениями при β ~ 1,1 мА/В2.



Упрощенная эквивалентная схема для переменных составляющих сигналов.

Для учебных целей, а также имея в виду простые приближенные расчеты, рассмотрим эквивалентную схему, которую можно использовать, если известно, что транзистор работает в режиме насыщения (которому соответствует область насыщения), и если амплитуда и частота сигнала достаточно малы (рис. 1.96). Знаком «~» отмечено, что используются переменные составляющие сигналов. рис. 1.96

Знак «минус» в выражении – S · uзи отражает тот факт, что при увеличении напряжения между затвором и истоком ток стока уменьшается.



Рекомендуйте эту статью другим!