Le fonctionnement du FET est souvent limité aux petits signaux pour garantir la linéarité et éviter la distorsion. Dans des conditions de signal faible, le FET fonctionne dans une région où son comportement est prévisible et peut être approximé par des équations linéaires. Cette opération linéaire est cruciale pour une amplification et un traitement du signal précis. Des signaux importants peuvent entraîner le FET dans des régions non linéaires, provoquant une distorsion, une réduction du gain et des dommages potentiels à l’appareil. Ainsi, le fonctionnement avec de petits signaux garantit des performances stables et fiables, en particulier dans les applications analogiques et RF.
Les limites des FET incluent leur sensibilité aux décharges statiques, qui peuvent endommager la couche d’oxyde de grille. Ils ont également une capacité d’entrée relativement élevée, ce qui peut affecter les performances haute fréquence. Les FET sont généralement limités par leurs valeurs de tension et de courant, ce qui les rend inadaptés aux applications haute puissance. De plus, les variations de fabrication peuvent entraîner des différences de tension de seuil et de transconductance, affectant la cohérence entre les appareils. Ces limitations nécessitent un examen attentif des caractéristiques du FET dans la conception du circuit afin de garantir des performances optimales.
L’analyse des petits signaux d’un FET consiste à examiner le comportement du transistor lorsqu’il est soumis à de petites variations autour de son point de fonctionnement. Cette analyse simplifie les équations non linéaires complexes du FET en approximations linéaires, ce qui facilite la prévision et la compréhension de son comportement en réponse à de petits signaux d’entrée. L’approche implique généralement l’utilisation de circuits équivalents, tels que le modèle hybride-pi, pour représenter les petits paramètres de signal du FET, tels que la transconductance et la conductance de sortie, facilitant ainsi la conception et l’analyse d’amplificateurs et d’autres circuits de traitement du signal.
Le but de l’analyse des petits signaux est de simplifier l’étude des circuits électroniques en supposant que les signaux appliqués sont suffisamment petits pour permettre la linéarisation du comportement du circuit autour d’un point de polarisation. Cette technique permet aux ingénieurs d’utiliser la théorie des circuits linéaires pour analyser et concevoir des circuits, prédire le gain, l’impédance d’entrée et de sortie et d’autres mesures de performances sans avoir à gérer les complexités du comportement non linéaire complet des composants. L’analyse des petits signaux est essentielle pour concevoir et optimiser des amplificateurs, des oscillateurs et d’autres systèmes de traitement de signaux analogiques.
Les limites du modèle de petit signal incluent son inapplicabilité aux conditions de signal important où les approximations linéaires échouent. Il ne peut pas prédire avec précision le comportement des circuits soumis à des amplitudes de signal élevées, ce qui entraîne des imprécisions potentielles en termes de gain, de distorsion et d’autres aspects des performances. Le modèle de petits signaux ignore également les effets non linéaires tels que la saturation et la coupure des transistors, qui sont essentiels dans les applications de commutation. De plus, les éléments parasites tels que la capacité et l’inductance aux hautes fréquences peuvent ne pas être représentés de manière adéquate, ce qui limite l’efficacité du modèle dans les circuits RF et numériques à grande vitesse.
