Schaltungstechnik

6.1 Eigenschaften von Feldeffekttransistoren 367
AC-Ersatzschaltbild: Für AC-Betrieb im Arbeitspunkt ergibt sich ein vereinfachtes
linearisiertes Modell (Bild 6.1-10). Grundsätzlich gilt bei Betrieb als
„Stromquelle“ (Abschnürbetrieb) für Änderungen im Arbeitspunkt:
ID = gm UGS g m
A A = 2I D = 2 UP ID I (6.1-5)
DS
Daraus ergibt sich das AC-Ersatzschaltbild, das für N-Kanal und P-Kanal JFET
gleich ist. Bei gleichem Arbeitspunktstrom ist die Steilheit gm des JFET erheblich
geringer als beim Bipolartransistor. Damit wird bei gleichen Lastverhältnissen die
Spannungsverstärkung deutlich kleiner. Ähnlich dem „Early“-Effekt beim Bipolartransistor
sind die Ausgangskennlinien des FET bei „Stromquellen“-Betrieb leicht
nach oben geneigt. Der „Early“-Spannung entspricht der Wert 1/. Im AC-Ersatzschaltbild
kann man diesen Effekt durch den Innenwiderstand der Stromquelle
beschreiben. Dabei gilt:
A 1 ID A --------
-- U A r
U
2 GS – UP
DS
DS
2 A = = = ID ;
(6.1-6)
U GS
C GD
C GS
Bild 6.1-10: AC-Ersatzschaltbild für den JFET
D
S
gm UGS G C DS
Rauschen: Ähnlich wie beim Bipolartransistor bringen die inneren Bahnwiderstände
Rauschbeiträge ein. Das thermische Rauschen der Bahnwiderstände kann
im allgemeinen vernachlässigt werden. Das thermische Rauschen und der 1/f-
Rauschanteil des Kanals beträgt näherungsweise:
2
IrD
df
8 k T gm
----------------------------
3
KF I AAF D
=
+ --------------------------- ;
f
Dabei ist KF ein Koeffizient für den 1/f-Rauschanteil und AF ein zugehöriger
Exponent, idealerweise ist AF = 1. Bild 6.1-11 zeigt das AC-Ersatzschaltbild mit
der signifikanten Rauschquelle am Drainausgang.
r DS
=
1 gDS (6.1-7)