5.1.6. Влияние температуры на характеристики полевых транзисторов

Для МДП транзистора с индуцированным каналом и полевого транзистора с управляющим p-nпереходом графики управляющих характеристикI_c=f(U_зи) имеют при разных температурах вид, изображенный на рис. 5.11,аиб, соответственно.

С ростом температуры крутизна характеристик транзисторов уменьшается. Такое уменьшение значений тока стокаI_cприводит к отсутствию у полевых транзисторов вредного влияния саморазогрева, характерного биполярных транзисторов. Пороговое напряжениеU₀и напряжение отсечкиU_отсполевых транзисторов с ростом температуры изменяется по разному.

У МДП транзисторов с индуцированным каналом с ростом температуры величина порогового напряжения U₀уменьшается 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-nпереходе, возникшим между инверсионным каналом и подложкой. Это обстоятельство приводит к расширению проводящего канала. Поэтому пороговое напряжениеU₀уменьшается до значенияU₀^′и ток стокаI_cв интервале отU₀^′ доU_0рпревышает значение тока при комнатной температуре (рис. 5.11,а).

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

Вследствие этого возрастает электрическое сопротивление канала, и, как следствие, на участке напряжений на затворе вышеU_0руменьшается ток стокаI_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_0рбудет 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 стокаI_cоказывается смещенным относительно порогового напряжения на 1…2 В.

У полевых транзисторов с управляющим p-nпереходом при возрастании температуры напряжение отсечкиU_отс, наоборот, увеличивается по закону:

В данном случае ток стока в интервале от U_отс^′ доU_{отс р}(рис. 5.11,б) превышает значение тока при комнатной температуре, поскольку при увеличении температуры резко возрастает обратный токp-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 точкойU_{отс р}транзистора с управляющимp-nпереходом (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-nпереход исток – подложка включался в обратном направлении (рис. 5.12,а). Это приводит к расширениюp-nперехода запирающего слоя канал – подложка. Соответственно, уменьшается проводимость и напряжение насыщения канала. При увеличении напряженияU_пиуправляющие характеристики МДП транзистораI_c=f(U_си) будут смещаться в сторону больших напряженийU_зи(рис. 5.12,б).