5.2.5. Температурная стабильность параметров пт

В усилительном режиме статическая ВАХ ПТ описывается соотношением I_c = I_cн(1 – U_зи /U_о)², а крутизна усиления – формулой S = 2I_cн(1 – U_зи/U_о)/U_о. Из этих формул следует, что температурная стабильность ПТ в первую очередь определяется температурной стабильностью начального тока стока I_cн и напряжения отсечки U_о. Возможность получения температурно стабильного режима в ПТ связана с тем, что температурные изменения параметров I_cн и U_о по-разному влияют на изменение тока стока. Поэтому существует такое значение тока стока, при котором его температурный коэффициент близок к нулю. Определим условия получения температурно стабильного режима для тока стока. С этой целью прологарифмируем и продифференцируем формулу для I_c, разделив обе части полученного равенства на dT – приращения температуры. В результате имеем уравнение, связывающее температурные коэффициенты параметров I_cн и U_о и напряжение затвор - исток ПТ, определяющее смещение рабочей точки:

ТК_с = ТК_м + 2ТК_о (U_зи/U_о)/(1 – U_зи/ U_о),

где ТК_с = (dI_c/I_c)dT, ТК_м = (dI_cн/I_cн)dT, ТК_о = (dU_о/U_о)dT – температурные коэффициенты соответствующих величин.

Так как I_cн = 0,5 BU_о², то ТК_м = ТК_в +2ТК_о. Приравняв нулю ТК_с, получаем формулу для оценки смещения, необходимого для задания температурно стабильной рабочей точки:

(U_зи/U_о)_т =(ТК_в + 2ТК_о)/(ТК_в + 4ТК_о), (5.26)

где ТК_в = –0,8 %/K – температурный коэффициент крутизны усиления ПТ, обусловленный зависимостью подвижности носителей заряда от температуры; ТК_о= –0,3 %/K – температурный коэффициент напряжения отсечки, обусловленный зависимостью высоты потенциального барьера p-n–перехода от температуры.

Подставив указанные значения в (5.26), получим

(U_зи/U_о)_т = 0,7. (5.27)

Проделав аналогичные преобразования с уравнением для крутизны усиления, получим формулу для оценки смещения, необходимого для того, чтобы крутизна усиления не зависела от изменений температуры:

(U_зи/U_о)_к = 0,73.

Поскольку оба условия близки по значению, то для дальнеших расчетов можно принять одно из них, например (5.27). Назовем это условие условием обеспечения температурно стабильной рабочей точки.

5.2.6. Передаточная функция и динамические свойства пт Инерционные свойства пт описываются передаточной функцией вида

S(p) = S/(1 + p_s),

где _s – постоянная времени крутизны усиления, представляющая собой произведение сопротивления канала на емкость затвор - канал; S – значение крутизны усиления на нулевой частоте. Возможности уменьшения постоянной времени _s и соответственно повышения быстродействия ПТ связаны с уменьшением длины канала L, которая входит в формулу для _s с показателем степени 2. В настоящее время наименьшую длину канала имеют МДПТ, поэтому их быстродействие несколько выше, чем у ПТ. Типовое значение _s маломощных ПТ составляет 10–20 нс. Необходимо учитывать, что при включении ПТ в схему, общее быстродействие в значительной степени будет зависеть от инерционности внешних элементов, включая различные паразитные емкости и индуктивности монтажа.