ترانزیستورهای اثر میدان

ترانزیستورهای اثر میدان

به صورت ترکیبی یا مدارات مجتمع (Integrated Circuit) در فرکانس های بالای 5 تا 10 گیگاهرتز به کار می روند زیرا در فرکانس های مایکروویو (Microwave Frequency) دارای بهره (Gain) بالا و عدد نویز (Noise Figure) پایین می باشند.

 

مدار معادل سیگنال کوچک (Small Signal) ترانزیستورهای اثر میدان (Field Effect Transistor) در حوزه فرکانس های مایکروویو و برای ساختار سورس مشترک (Common Source) در شکل آمده است. المان ها و مقادیر معمول آن ها به صورت زیر می باشند. مقاومت سری گیت Ri=7ohm، Rds=400ohm مقاومت درین به سورس، Cgs=0.3pF خازن گیت به سورس Cds=0.12pF خازن درین به سورس، Cgd=0.01pF خازن گیت به درین، gm=40ms رسانایی متقابل.

خازن Cgs تحت شرایط کاری نرمال (پورت 1 گیت و پورت 2 درین) به |S21|>1 منجر می شود. مسیر سیگنال بازگشتی از طریق خازن Cgd برقرار و در ایجاد پارامتر S12 موثر است، اگر مقدار این خازن کم باشد S12=0 می شود و اصطلاحا در ‏این حالت می‏گویند شبکه دو پورتی (Two Port Network) به صورت یک طرفه عمل می‏کند. از مدار معادل سیگنال کوچک برای تعیین فرکانس قطع (Cutoff Frequency) بالای ترانزیستور f_T استفاده می شود. اگر بهره جریان اتصال کوتاه که نسبت جریان درین به گیت می باشد را به صورت رابطه (1) تعریف کنیم (در صورتی که خروجی اتصال کوتاه باشد و با فرض یک طرفه بودن شبکه)، حد بالای فرکانس f_T وقتی رخ می دهد که این بهره جریان برابر واحد باشد و از آن جا f_T=gm/2*pi*Cgs

برای عملکرد صحیح و با توجه به کاربرد (نویز کم، بهره بالا، توان بالا) ، کلاس تقویت کننده (A, B, AB) ، نوع ترانزیستور  (FET, HBT, HEMT, …) باید نقطه کار مناسب برای بایاس DC انتخاب شود. به عنوان نمونه برای کاهش نویز جریان بایاس درین حدود 15 درصد جریان اشباع درین به سورس (I_dss) انتخاب می شود یا برای کسب توان بالا، جریان درین باید بزرگ تر انتخاب شود. در کتاب گونزالس انواع مدار بایاس به همراه کاربرد هر کدام از آن ها ذکر شده است،  شکل دوم مشخصه DC یک ترانزیستور اثر میدان GaAs به همراه مدار بایاس آن آورده شده است.