4.4. Cтатические характеристики транзистора со
встроенным каналом
Отличие стоковых (выходных) характеристик МДП-транзистора со встроенным каналом от аналогичных характеристик транзисторов обогащенного типа заключается в том, что ток стока Iс существует как при положительном, так и при отрицательном напряжении на затворе (рис. 4.12) и описывается аналитическими зависимостями (4.2), (4.3), как и транзисторы с управляющим p–n переходом.
Сток-затворная характеристика МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа показана на рис. 4.13. При напряжении Uзи = 0 в цепи стока протекает ток Ic нас. При подаче отрицательного напряжения на затвор канал сужается, обедняясь носителями, и уменьшается ток стока. При Uзи отс канал исчезает, происходит инверсия его электропроводности. С увеличением положительного напряжения на затворе канал расширяется, обогащается носителями, сопротивление его уменьшается, а ток стока увеличивается.
4.5. Cпособы включения полевых транзисторов
В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора в усилительной схеме является общим для входной и выходной цепей, используются схемы: с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее распространенной является схема с ОИ, аналогичная схеме включения биполярного транзистора с ОЭ. Схема с общим стоком (истоковый повторитель) аналогична эмиттерному повторителю.
На практике питание схем осуществляется от одного общего источника напряжения. При подаче питания на полевые транзисторы с управляющим p–n переходом, для которых стоковое напряжение и напряжение на затворе должны быть разного знака, необходимое напряжение на затворе может быть создано с помощью цепочки автоматического смещения RиCи, включенной в цепь истока (рис. 4.14).
Полевые транзисторы с индуцированным каналом, у которых стоковое напряжение и напряжение на затворе имеют одинаковую полярность, смещение на затвор подается обычно с помощью делителя напряжений R1 и Rз (рис. 4.15).
Полевые транзисторы со встроенным каналом, так как они не нуждаются в дополнительном питании цепи затвора по постоянному току, могут работать при смещении Uзи = 0, что выгодно отличает их от других усилительных приборов.
При изменении температуры происходит изменение параметров и статических характеристик транзисторов. У полевых транзисторов с управляющим p–n переходом изменение температуры приводит к изменению контактной разности потенциалов, обратного тока через переход и подвижности носителей.
С увеличением температуры на 1 °С уменьшается контактная разность потенциалов на 2 мВ, поэтому напряжение отсечки в зависимости от температуры равно:
. (4.5)
Все это приводит к увеличению эффективного сечения канала и увеличению тока стока.
С
ростом температуры подвижность носителей
и удельная проводимость канала
уменьшаются, что способствует уменьшению
тока стока. При достижении определенного
значения Uзи
происходит полная взаимная компенсация
противоположно действующих факторов,
и ток стока в этом режиме оказывается
практически не зависящим от температуры.
Точка на сток-затворных характеристиках,
в которой ток стока не зависит от
температуры, называется термостабильной
(см. рис. 4.16).
У
полевого транзистора с управляющим
p–n переходом
точка температурной компенсации тока
стока отстоит от напряжения отсечки
приблизительно на 0,6 В для р-канала
и 0,8 В
для n-канала.
Значение максимального тока стока у
таких транзисторов в термостабильной
точке лежит в пределах 0,1…1 мА.
При изменении температуры у полевых транзисторов с управляющим p–n переходом резко возрастает ток затвора, что приводит к изменению входного сопротивления, что необходимо учитывать при больших сопротивлениях в цепи затвора.
У МДП-транзисторов так же имеется термостабильная рабочая точка (рис. 4.17), в которой ток стока мало зависит от температуры. С ростом температуры уменьшается подвижность носителей заряда, что приводит к увеличению сопротивления канала и уменьшению тока стока. Кроме того, с ростом температуры возрастает ионизация поверхностных состояний подзатворного полупроводника, что приводит к увеличению тока стока и уменьшению напряжения отсечки. При определенном значении тока стока оба эти фактора уравновешивают друг друга, и ток стока практически не зависит от изменения температуры. Для разных МДП-транзисторов значение тока стока в термостабильной точке находится в пределах 0,05…0,5 мА.