2.3. Температурная нестабильность режима полевого транзистора

Как у всех приборов, построенных на основе полупроводниковых структур, свойства полевого транзистора (ПТ), а значит и его режим работы зависит от температуры.

С увеличением температуры уменьшается контактное напряжение , возникающее на границе соприкосновения двух сред с разным типом электропроводности. Уменьшение с ростом температуры при приводит к увеличению эффективного сечения канала, т.е. к росту тока . Но с увеличением температуры уменьшается подвижность носителей зарядов из-за сокращения длины их свободного пробега. Это происходит за счет более частого столкновения носителей зарядов с атомами кристалла, у которых с возрастанием температуры возрастает амплитуда колебаний отн осительно равновесного состояния. Уменьшение подвижности носителей зарядов приводит к уменьшению тока . Таким образом, при изменении температуры на ток стока действуют два противоположно направленных дестабилизирующих фактора: один вызывает увеличение тока стока, а второй – уменьшение. Это позволяет путем соответствующего выбора положения рабочей точки добиться их взаимной компенсации (рис.2.5). В точке В происходит взаимная компенсация описанных эффектов и ток стока не меняется. У ПТ с управляющим р-п-переходом точка “В” смещена относительно напряжения отсечки на 0,6 B, а для МДП ПТ- на величину (0,83,9)B. Влияние температуры на проходные характеристики можно приписать некоторому эквивалентному изменению напряжения .

Уменьшение больших значений токов стока, с увеличением температуры обуславливает отсутствие у ПТ вредного явления самоперегрева, характерного для БТ, у которых повышение температуры приводит к росту тока коллектора и к еще большему разогреву коллекторного перехода.

У ПТ с управляющим р-п-переходом ток обратно включенного перехода, т.е. ток затвора составляет , а у МДП-транзисторов - . Поэтому у МДП-транзисторов влиянием температурных изменений тока на режим работы пренебрегают. Для ПТ с управляющим р-п-переходом зависимость от температуры рассчитывается по формуле (2.9). Используя эквивалентную схему на рис.2.6 (для МДП-транзисторов ), можно для любого устройства на ПТ найти приращение (нестабильность)

Рис.2.6. Эквивалентная схема ПТ

(2.19)

где - коэффициенты нестабильности, имеющие тот же физический смысл, что и для БТ.

2.4. Методы стабилизации

Существуют два метода стабилизации режима работы УЭ:

- параметрический (компенсация температурных изменений);

- автоматический (при помощи ООС).

В первом случае используются элементы, сопротивления которых зависят от температуры: терморезисторы, полупроводниковые диоды, стабилитроны. Например, на рис.2.7 в качестве такого элемента используется диод. При изменений температуры статическая характеристика диода сдвигается примерно так же, как и зависимость на рис.2.3. Если через диод пропустить постоянный ток , то, например, при повышений температуры зависимость сдвигается влево, при этом напряжение снизится приблизительно до такого значения, при котором ток (рис.2.3) практически не изменяется.

Д остоинство параметрического способа стабилизации - это возможность достижения полной стабилизации режима работы УЭ.

Недостатки:



Рис.2.7. Схема с диодной стабили-зацией

позволяет уменьшить только температурную нестабильность режима;

 требует, как правило, не только подбора подходящего термозависимого элемента, но и регулировку режима для каждого отдельного каскада;

 требует хорошего теплового контакта между УЭ и термозависимым элементом.

Автоматический способ стабилизации основан на свойствах ООС. Его достоинства: универсальность, т.е. стабилизация режима осуществляется вне зависимости от того, что является причиной нестабильности (изменение температуры, напряжения питания или старения УЭ); хорошая серийнопригодность.