46 Вопрос
Малосигнальные модели и параметры МДП - транзисторов. Частотные характеристики. Схемы включения МДП транзистора с индуцированном каналом.
В малосигнальной эквивалентной схеме
(рис. 2.6) нелинейная зависимость тока 
от
трех напряжений между электродами
транзистора линеаризована. Ток
является
функцией трех напряжений:
;
Поэтому малое приращение этого тока можно представить в виде:
,
где 
-
крутизна (по затвору);
-
выходная проводимость;
-
крутизна по подложке.
Все емкости в линейной модели являются константами, величина которых определяется режимом работы транзистора по постоянному току.
Рис. 2.6 - Малосигнальная эквивалентная схема п-МДП транзистора
Генераторы тока inD, inrD, inrS моделируют тепловой шум соответствующих сопротивлений (частный случай диффузионного шума при нормальном распределении носителей заряда по скоростям):
-
спектральная плотность этого шума [А2/
Гц].
Спектральная плотность теплового шума не зависит от частоты (белый шум).
Генератор тока IN d моделирует шумовой ток канала:
-
спектральная плотность этого шума.
KF - коэффициент шума
Первый член в правой части описывает тепловой белый шум [А2/ Гц].
Второй член описывает фликкер-шум. Его
спектральная плотность пропорциональна
.
Практически часто используется выражение шумового напряжения:
,
где 
-
отношение малосигнальной крутизны по
подложке к проводимости канала.
Если не учитывать фликкер-шум, то можно получить выражение:
,
или, если представлять в зависимости от входного шумового напряжения:
,
Где B - постоянная для n- и p-канальных транзисторов, определяемая используемым технологическим процессом.
Представленная модель является оценочной, поскольку для предварительных расчетов в большинстве случаев хватает провести оценку, а более точные параметры выясняются путем моделирования с использованием моделей различных уровней. Современные САПР используют для моделирования spice модели BSIM 3v3.
Частотные свойства.
Частотные свойства полевых транзисторов определяются постоянной времени RC - цепи затвора. Поскольку входная емкость С11и у транзисторов с р-п переходом велика (десятки пикофарад), их применение в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением возможно в диапазоне частот, ре превышающих сотен килогерц - единиц мегагерц.
При работе в переключающих схемах скорость переключения полностью определяется постоянной времени RC - цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость значительно меньше, поэтому их частотные свойства намного лучше, чем у полевых транзисторов с р-п - переходом.
Граничная частота определяется по формуле fгр.=159/С11и, где fгр = частота, МГц; S - крутизна характеристики транзистора, мА/В; С11и - емкость между затвором и истоком при коротком замыкании по переменному току выходной цепи, пФ.