Ток в канале полевого транзистора можно, по существу, рассматривать как ток в нелинейной резистивно-емкостной линии передачи с распределенными параметрами, однако при работе на низких частотах достаточно считать прибор нелинейной электрической цепью с сосредоточенными параметрами. Эквивалентная схема, содержащая все сосредоточенные элементы, необходимые для анализа работы прибора на низких частотах, представлена на рис. 36. Емкости Ссз и Сиз и проводимости gc3 и gиз замещают в этой схеме переход затвор-канал, находящийся под обратным смещением. В правильно сконструированном полевом транзисторе gc3 и gиз будут весьма малы, и их можно рассматривать как цепочки с бесконечно большим сопротивлением (paзомкнутые цепочки). Величины rс и rи представляют собой объемные сопротивления полупроводника на участках между концами канала и контактами стока и истока, соответственно. Эти сопротивления будут иметь величины порядка 100 ом или менее в зависимости от геометрии прибора и технологии его изготовления.

На низких частотах влиянием сопротивления rс вполне можно пренебречь и считать его малой частью сопротивления нагрузки, которое обычно достаточно велико. Сопротивление rи оказывает небольшое влияние на эффективную крутизну характеристики прибора, однако и этим влиянием обычно пренебрегают. Напряжение v'зи на рис. 36 связано с напряжением vзи на выводе прибора соотношением

(2.32)

Для полевого транзистора, у которого gm= l ма/в, а rи=75 ом, знаменатель выражения (2.32) равен 1,075.

Величина gси представляет собой тангенс угла наклона выходной характеристики в области насыщения и обычно мала по сравнению с проводимостью нагрузки.

Рис. 37. Общая эквивалентная схема четырехполюсника для вычисления y-параметров полевого транзистора.

У изготовителей вошло в практику указывать в качестве технических данных полевого транзистора комплексные параметры проводимости его эквивалентной схемы в режиме короткого замыкания. Общая эквивалентная схема четырехполюсника для вычисления параметров представлена на рис. 37. Напряжения и токи на выводах прибора в режиме малого сигнала, вычисленные для схемы с общим истоком, соответствуют следующим характеристическим уравнениям четырехполюсника :

iз=yвх иvзи+yобр иvси (2.33)

iс=yпр иvзи+yвых иvси (2.34)

Условия для определения отдельных параметров следующие:

короткое замыкание на выходе

увх и=iз /vзи , упр и=ic/vзи

короткое замыкание на входе

уобр и=iз/vси , увых и=iс/vси

Если эти условия воспроизвести на эквивалентной схеме рис. 36, то y-параметры можно выразить через величины сосредоточенных элементов — сопротивлений, емкостей и э. д. с. Пренебрегая всеми проводимостями диодов и объемными сопротивлениями полупроводника, получим

(2.35-2.38)

Все эти параметры зависят от смещения. Мы уже видели, что зависимость gm от смещения в области насыщения легко найти, дифференцируя квадратичное приближение для тока по vзи :

(2,39)

Если желательно выразить gm через Iс нас, а не через Vзи, то путем простых алгебраических преобразований найдем

(2.40)

В гл. 1 мы установили, что получить аналитическое выражение для зависимости gси от смещения — безнадежная задача. Нам остается только полагаться на результаты измерений, сообщаемых поставщиком приборов,- или принять допущение, что проводимость нагрузки велика и проводимостью gси можно пренебречь.

Если можно ввести допущение, что суммарная емкость перехода канал — затвор равна (Ссз + Сиз), то ее можно выразить через постоянные полевого транзистора и характеристики, зависящие от смещения, которые связывают токи и напряжения на выводах прибора. Уравнение (1.44) мы записали в следующем виде:

а уравнение (1.47) было записано в форме

Подставляя выражение (1.47) в уравнение (1.44), получаем

(2,41)

Теперь из уравнения (1.6) следует