4.6.Температурные свойства полевых транзисторов
У полевых транзисторов с управляющим р-n-переходом изменение температуры приводит к изменениям контактной разности потенциалов на р-n-переходе, обратного тока через переход, а также подвижности основных носителей заряда. Так, например, при увеличении температуры контактная разность потенциалов UK уменьшается (на 2 мВ при изменении температуры на 1°С), ширина р-n-перехода также уменьшается, а напряжение отсечки увеличивается.
Сужение р-n-перехода приводит к расширению канала, но с ростом температуры подвижность основных носителей уменьшается, сопротивление канала увеличивается и ток стока падает. Таким образом, изменения контактной разности и подвижности основных носителей заряда в канале, происходящие под влиянием изменения температуры, оказывают противоположные влияния на изменения сопротивления канала и тока стока. При определенных условиях действие этих факторов может взаимно компенсироваться, и при некотором смещении на затворе ток стока не зависит от температуры (рис. 4.16).
Рис. 4.16
Точку на стокозатворных характеристиках полевого транзистора, в которой ток стока не зависит от температуры, называют термостабильной. Ток стока в термостабильной рабочей точке определяется приближенным соотношением:
(4.14)
На рис. 4.16 видно, что с ростом температуры напряжение отсечки полевого транзистора увеличивается, а ток стока и крутизна характеристики передачи уменьшаются. Уменьшение тока стока с увеличением температуры устраняет в полевых транзисторах явление самоперегрева, характерное для биполярных транзисторов, повышение температуры которых приводит к росту тока коллектора и еще большему разогреву коллекторного перехода, заканчивающегося тепловым пробоем.
В полевых транзисторах с управляющим р-n-переходом при увеличении температуры ток затвора, представляющий обратный ток р-n-перехода, увеличивается (примерно в два раза при повышении температуры на 10 °С). Увеличение тока затвора снижает входное сопротивление полевого транзистора постоянному току.
Температурная зависимость напряжения отсечки и порогового напряжения МДП-транзисторов определяется изменением уровня Ферми, изменением объемного заряда в обедненной подвижными носителями области р-n-перехода «канал - подложка» и температурной зависимостью величины заряда в диэлектрике, на которую влияет технология производства транзисторов. Температурный коэффициент нестабильности порогового напряжения МДП-транзисторов составляет 4,5…6 мВ/К, а в некоторых типах приборов может достигать значения до 10 мВ/К. Температурные изменения характеристик и параметров МДП-транзисторов больше, чем полевых транзисторов с управляющим р-n-переходом. Температурный коэффициент тока стока полевых транзисторов с управляющим р-n-переходом обычно не превышает 0,2 % на градус, что значительно лучше, чем биполярного.