Линейная область работы полевых транзисторов. Схема замещения

В линейной области ток стока полевого транзистора определяется уравнением i_c = 2k((U_п – u_зи)u_си – u_си/2), где k – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции транзистора; U_п – пороговое напряжение (или напряжение отсечки); u_зи – напряжение между затвором и истоком; u_си – напряжение между стоком и истоком. На начальном участке линейной области (до перегиба) можно при малом значении напряжение на стоке воспользоваться упрощенным выражением, полагая u_си = 0: i_c = 2k(U_п – u_зи)u_си. Это выражение позволяет определить сопротивление канала в линейной области . Из него следует, что при u_зи = 0 сопротивление канала будет минимальным. Если напряжение на затворе стремится к пороговому значении u_зи → U_п то сопротивление канала возрастает до бесконечности.

При приближении к точке перегиба ВАХ сопротивление канала начинает увеличиваться, т.к. сказывается второй член в выражении. В этом случае можно определить дифференциальную проводимость канала, пользуясь формулой откуда получаем дифференциальное сопротивление канала . Зависимость сопротивления канала от напряжения на стоке U_си нарушает линейность сопротивления, однако при малом уровне сигнала этой зависимостью можно пренебречь. Таким образом, основное применение полевых транзисторов в линейной области определяется их способностью изменять сопротивление при изменении напряжения на затворе. Это сопротивление для мощных полевых транзисторов с изолированным затвором достигает долей ома (0,5…2,0 Ома), что позволяет использовать их в качестве замкнутого ключа с весьма малым собственным сопротивлением канала. С другой стороны, если напряжение на затворе сделать равным пороговому значению (или больше его), то сопротивление канала транзистора увеличивается, что соответствует разомкнутому ключу с весьма малой собственной проводимостью. Таким образом, полевой транзистор можно использовать как ключ, управляемый напряжением на затворе. Такой ключ способен пропускать достаточно большой ток (до 10 А и выше). Уменьшить сопротивление канала можно параллельным включением транзисторов с общим управляющим напряжением, чем обычно и пользуются при создании силовых ключей.