12.20 : Transistörler

Küçük sinyal analizinde, bir MOSFET transistörlü amplifikatör, doyma bölgesinde çalışırken doğrusal bir amplifikatör görevi görür. MOSFET'in kapıdan kaynağa voltajı (V_GS), DC öngerilim voltajının ve zamanla değişen küçük giriş sinyalinin toplamıdır. Bu kombinasyon çalışma noktasını ayarlar ve drenajdan kaynağa akan drenaj akımını (I_D) modüle eder. Geçitteki DC ön gerilimi üzerine küçük bir AC sinyali bindirildiğinde, anlık drenaj akımı üç bölümden oluşur:

• DC öngerilim akımı (I_D0), hiçbir sinyalin uygulanmadığı hareketsiz akımdır.
• Amplifikasyon amacıyla giriş sinyaliyle doğrusal olarak değişen bir bileşen dikkate alınır.
• Doğrusal olmayan bir bileşen, giriş sinyalinin karesinin bir fonksiyonudur ve güçlendirilmiş çıkışta bozulmaya yol açar.

VGS'nin AC bileşeninin genliğinin yeterince küçük olduğu küçük sinyaller için, boşaltma akımının doğrusal olmayan bileşeni (giriş sinyalinin karesiyle orantılı terimleri içeren) ihmal edilebilir hale gelir. Bu doğrusal olmayan terimleri göz ardı ederek, MOSFET'in davranışına doğrusal olarak yaklaşılabilir, bu da analizi büyük ölçüde basitleştirir.

MOSFET'in geçiş iletkenliği (g_m), öngerilim noktasında değerlendirilen V_GS'deki değişikliklere yanıt olarak drenaj akımının değişim oranını temsil eder ve şu şekilde tanımlanır:

Burada V_GS0 DC öngerilim voltajıdır.

Doğrusal çalışma bölgesinde, küçük sinyal çıkış akımı (i_d) şu şekilde verilir:

Burada v_gs, V_GS'nin küçük sinyal bileşenidir, amplifikatörün voltaj kazancı (A_v) şu şekilde verilir:

R_L'nin drenaja bağlı yük direnci olduğu yerde, voltaj kazancı denklemindeki negatif işaret, çıkış sinyalinin giriş sinyaline göre ters çevrildiğini gösterir.