12.19 : Транзисторы

МОП-транзистор, или MOSFET, работая в своей активной области, функционирует как источник тока, управляемый напряжением. В этой области напряжение затвор-исток управляет током стока. Этот принцип лежит в основе работы усилителя крутизны MOSFET. Выходной ток направляется через нагрузочный резистор для преобразования этого усилителя в усилитель напряжения. Выходное напряжение затем получается путем вычитания падения напряжения на сопротивлении нагрузки из напряжения питания. В результате этого процесса получается инвертированное выходное напряжение, которое смещается напряжением питания.

График характеристики передачи напряжения усилителя иллюстрирует взаимосвязь между выходным напряжением стока и входным напряжением затвора. Этот график имеет решающее значение для понимания поведения усилителя. Он выделяет активную область усилителя, где кривая имеет крутой наклон, что указывает на максимальное усиление. Однако, эта область также нелинейна с точки зрения напряжения стока.

Смещение постоянного напряжения прикладывается к переходу затвор-исток для достижения почти линейного усиления, позиционируя МОП-транзистор в точке покоя (точке Q) в активной области. Это смещение гарантирует, что МОП-транзистор работает в области, где его поведение примерно линейно. Когда небольшой, изменяющийся во времени сигнал накладывается на это напряжение смещения постоянного тока, это заставляет МОП-транзистор работать вокруг точки Q. В результате МОП-транзистор функционирует в пределах короткого, почти линейного участка своей характеристической кривой, что приводит к усилению выходного напряжения стока.

В практических приложениях такая установка позволяет усилителю MOSFET эффективно усиливать небольшие сигналы переменного тока. Усиление происходит потому, что небольшой входной сигнал модулирует напряжение затвора вокруг точки Q, вызывая пропорциональные изменения тока стока. Эти изменения преобразуются в большее выходное напряжение на нагрузочном резисторе, в результате чего достигается усиление.