Podręcznik

Dla dużych częstotliwości schemat zastępczy tranzystora MOS należy uzupełnić o elementy reaktancyjne:

Rys. 4.2 Uproszczony model tranzystora MOS dla dużych częstotliwości

Pojemności uwidocznione na rys. 4.2 są sumą pojemności wewnętrznych „i” oraz zewnętrznych „e”:

Pojemności wewnętrzne można zdefiniować w oparciu o quasi-równowagowe zmiany ładunku na bramce:

a ich suma jest równa pojemności bramki:

będącej funkcją punktu pracy:

w zakresie zatkania (U_GS < U_T) kanał nie istnieje, a zatem:

w zakresie nienasycenia (U_T  < U_GS < U_DS.-U_T) ładunek w kanale ekranuje podłoże, a ponadto sterowanie tego ładunku napięciami źródła i drenu jest prawie jednakowe:

a prąd chwilowy bramki jest następującym prądem przesunięcia:

w zakresie nasycenia (U_GS > U_DS.-U_T) kanał zwęża się na drodze od źródła do drenu i jest oddzielony od drenu obszarem zubożonym:

Pojemności zewnętrzne są to pojemności „zakładkowe”, tj. związane z obszarami zachodzenia bramki na obszary źródła C_gse i drenu C_gde (także podłoża poza cienkim tlenkiem bramkowym C_gbe). Z punktu widzenia właściwości tranzystora są one elementami pasożytniczymi wpływającymi na opóźnienia sygnału.

Powyższy model (rys. 4.2) można stosować do kilkudziesięciu MHz. Dla bardzo dużych częstotliwości parametry tranzystora stają się rozłożone i należy stosować bardziej skomplikowany nieliniowy model o stałych skupionych, w którym część parametrów jest funkcją częstotliwości i uwzględnia się dodatkowe elementy zewnętrzne:

Rys. 4.3 Model tranzystora MOS dla wielkich częstotliwości

Właściwości tranzystora charakteryzuje się także pulsacją graniczną wynikającą ze skończonego czasu przelotu nośników przez kanał:

która w nasyceniu wynosi:

Taki sam wynik otrzymuje się w nasyceniu uzależniając pulsację graniczną od stałej czasowej przeładowania pojemności wejściowej:

Ze wzoru (4.15) wynika, że maksymalna pulsacja jest większa w tranzystorach z kanałem n i maleje z kwadratem długości kanału. Rzeczywista pulsacja graniczna jest mniejsza, ponieważ w tym wzorze nie uwzględniono opóźnień związanych z przeładowaniem pojemności zewnętrznych (jak C_gse, C_gde).