5.1.6. Влияние температуры на характеристики полевых транзисторов

Для МДП транзистора с индуцированным каналом и полевого транзистора с управляющим p-n переходом графики управляющих характеристик I_c=f(U_зи) имеют при разных температурах вид, изображенный на рис. 5.11, а и б, соответственно.

С ростом температуры крутизна характеристик транзисторов уменьшается. Такое уменьшение значений тока стокаI_c приводит к отсутствию у полевых транзисторов вредного влияния саморазогрева, характерного биполярных транзисторов. Пороговое напряжение U₀ и напряжение отсечки U_отс полевых транзисторов с ростом температуры изменяется по разному.

У МДП транзисторов с индуцированным каналом с ростом температуры величина порогового напряжения U₀ уменьшается по закону

Изменение температуры практически не влияет на ток затвора, который изолирован от канала. Ток стока зависит от температуры по следующим причинам.

Во-первых, при увеличении температуры уменьшается контактная разность потенциалов в p-n переходе, возникшим между инверсионным каналом и подложкой. Это обстоятельство приводит к расширению проводящего канала. Поэтому пороговое напряжение U₀ уменьшается до значения U₀^′ и ток стока I_c в интервале от U₀^′ до U_0р превышает значение тока при комнатной температуре (рис. 5.11, а).

Во-вторых, с ростом температуры Т уменьшается подвижность носителей в канале по закону , гдеТ₀ – комнатная температура.

Вследствие этого возрастает электрическое сопротивление канала, и, как следствие, на участке напряжений на затворе вышеU_0р уменьшается ток стока I_c.

Таким образом, вследствие увеличения ширины канала ток стока возрастает, а из-за уменьшения подвижности μ ток стока снижается. Поэтому, при определенном значении рабочей величины напряжения на затворе U_0р будет происходить полная компенсация противоположно действующих факторов и ток стока становится независимым от температуры (рис. 5.11, а). Для МДП транзисторов центр области наилучшей температурной компенсации тока стока I_c оказывается смещенным относительно порогового напряжения на 1…2 В.

У полевых транзисторов с управляющим p-n переходом при возрастании температуры напряжение отсечки U_отс, наоборот, увеличивается по закону:

В данном случае ток стока в интервале от U_отс^′ до U_{отс р} (рис. 5.11, б) превышает значение тока при комнатной температуре, поскольку при увеличении температуры резко возрастает обратный ток p-n переходов истока и стока. Ток затвора увеличивается с температурой по закону удвоения:

.

В результате, для запирания канала следует подавать на затвор большее значение напряжения отсечки U_отс^′ . Точка пересечения передаточных характеристик, полученных при различных температурах, является рабочей точкой U_{отс р} транзистора с управляющим p-n переходом (рис. 5.11, б).

5.1.7. Влияние подложки на характеристики полевых транзисторов

У МДП транзисторов всех типов потенциал подложки относительно истока оказывает заметное влияние на характеристики и параметры транзистора.

Благодаря воздействию на проводимость канала подложка может выполнять функции затвора. Несмотря на то, что управляющее действие подложки в качестве второго затвора относительно невелико, это свойство используется в ряде схем.

Напряжение на подложке относительно истока должно иметь такую полярность, чтобы p-n переход исток – подложка включался в обратном направлении (рис. 5.12, а). Это приводит к расширению p-n перехода запирающего слоя канал – подложка. Соответственно, уменьшается проводимость и напряжение насыщения канала. При увеличении напряжения U_пи управляющие характеристики МДП транзистора I_c=f(U_си) будут смещаться в сторону больших напряжений U_зи (рис. 5.12, б).