12.19 : Tranzystory

MOSFET, pracując w swoim obszarze aktywnym, działa jako źródło prądu sterowane napięciem. W tym obszarze napięcie bramka-źródło steruje prądem drenu. Zasada ta leży u podstaw działania półprzewodnikowego wzmacniacza MOSFET. Prąd wyjściowy jest kierowany przez rezystor obciążający w celu przekształcenia tego wzmacniacza we wzmacniacz napięciowy. Napięcie wyjściowe uzyskuje się następnie odejmując spadek napięcia na rezystancji obciążenia od napięcia zasilania. W wyniku tego procesu powstaje odwrócone napięcie wyjściowe, które jest przesuwane o napięcie zasilania.

Wykres charakterystyki przenoszenia napięcia wzmacniacza ilustruje zależność między wyjściowym napięciem drenu a wejściowym napięciem bramki. Wykres ten ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zachowania wzmacniacza. Podkreśla aktywny obszar wzmacniacza, gdzie nachylenie krzywej jest strome, wskazując maksymalne wzmocnienie. Jednakże obszar ten jest również nieliniowy pod względem napięcia drenu.

Do złącza bramka-źródło przykładane jest napięcie stałe, aby uzyskać niemal liniowe wzmocnienie, ustawiając MOSFET w punkcie spoczynku (punkt Q) w obszarze aktywnym. To odchylenie zapewnia, że ​​MOSFET działa w obszarze, w którym jego zachowanie jest w przybliżeniu liniowe. Kiedy mały, zmienny w czasie sygnał zostanie nałożony na napięcie polaryzacji DC, powoduje to, że MOSFET działa wokół punktu Q. W rezultacie MOSFET działa w krótkim, prawie liniowym segmencie swojej krzywej charakterystycznej, co skutkuje wzmocnionym wyjściowym napięciem drenu.

W praktycznych zastosowaniach taka konfiguracja pozwala wzmacniaczowi MOSFET skutecznie wzmacniać małe sygnały prądu przemiennego. Wzmocnienie następuje, ponieważ mały sygnał wejściowy moduluje napięcie bramki wokół punktu Q, powodując proporcjonalne zmiany prądu drenu. Różnice te przekładają się na większe napięcie wyjściowe na rezystorze obciążenia, w wyniku czego osiągane jest wzmocnienie.