MOSFETの小信号等価回路について解説していきます．MOSFETの基礎と動作を理解に役立ててください．
小信号等価回路
MOSFETは能動素子 (トランジスタなど)であるため，受動素子 (抵抗，コンデンサなど)を用いた簡単な回路では表せらません．しかし，下図のように駆動させる範囲を絞ることで，MOSFETの回路を受動素子を用いた等価回路で表すことができます．
まずドレイン電流は下図のように，\(I_{D}=I_{D (直流)}+i_{d} (i_{d}は交流)\)と，直流成分と交流成分に分けることができます．
直流成分と交流成分をそれぞれ別に解析ができます．大信号解析 (直流解析)は直流成分の解析が可能です．小信号解析 (交流解析)は交流成分の解析が可能で，ゲインや入出力特性の解析ができます．
MOSFETの飽和領域での小信号解析を行うために，小信号等価回路を用います．図１の飽和領域の小さい範囲では線形と見なせるため，受動素子を用いた等価回路として表すことができます．ドレイン電流 (飽和領域)\(i_d\)の偏微分は
\(i_d=\frac{\delta I_D}{V_{GS}}v_{gs}+\frac{\delta I_D}{V_{DS}}v_{ds}\)
\(=g_mv_{gs}+g_0v_{ds}\)
- ドレイン電流 (飽和領域)：\(I_D=\beta [\frac{1}{2}(V_{GS}-V_{TH})^2](1+\lambda V_{DS})\)
- \(g_m\)：相互コンダクタンス
- \(g_0\)：出力コンダクタンス
とできます (ドレイン電流 (飽和領域)の式についてはこちら)．上の式を回路にすると，下図の等価回路となります．実際に小信号等価回路を用いた解析は別の記事で紹介します．
基板バイアス効果
基板バイアス電圧\(V_{BS}\)に交流成分がある場合は，基板バイアス効果 (基板バイアス効果についてはこちら)の影響を考慮した以下の等価回路となります．
まとめ
