2.3. Сток-затворные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом

Под сток-затворной характеристикой полевого транзистора понимается зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при постоянном значении напряжения сток-исток:

I_С = f (U_ЗИ)

U_СИ = const (8)

На рис. 5 приведено семейство сток-затворных характеристик полевого транзистора с каналом p-типа. Характеристика 1 соответствует напряжению сток-исток U_СИ1 = -10 В. Из зависимости 1 следует, что при некотором напряжении U_ЗИ = U_ЗОТС ток стока I_С = 0. Минимальное напряжение затвор-исток, при котором ток стока равен нулю, называется напряжением отсечки U_ЗОТС. Значение напряжения отсечки определяется равновесной шириной канала.

Р ис. 5. Сток-затворные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом р-типа

При U_ЗИ = 0 через полевой транзистор протекает максимальный ток, сечение канала в этом случае максимальное, а сопротивление канала наименьшее. При увеличении напряжения затвор-исток управляющий p-n переход расширяется в область слаболегированного полупроводника p-типа (l_ОБР увеличивается) и сечение канала уменьшается, что приводит к росту сопротивления канала r_K = l_K /(  S_K ) и уменьшению тока стока.

При напряжении на затворе равном напряжению отсечки, сечение канала становится приблизительно нулевым, транзистор запирается, а ток стока стремится к нулю (рис. 5(1)).

При подаче на сток напряжения U_СИ2 = -15 В ток стока изменится незначительно, так как это напряжение соответствует рабочему режиму полевого транзистора, поэтому сток-затворная характеристика в этом случае (зависимость 2 рис. 5) пойдет несколько выше, чем зависимость 1 при напряжении U_СИ = -10 В. Отсюда следует, что при разных напряжениях сток-исток в рабочем режиме сток-затворные характеристики полевого транзистора идут очень близко друг к другу, а напряжение отсечки практически не изменяется. С учетом этого факта в справочниках приводится сток-затворная характеристика полевого транзистора с управляющим p-n переходом при одном напряжении сток-исток.

2.4. Влияние температуры на сток-затворную характеристику полевого транзистора с управляющим p-n переходом

При изменении температуры окружающей среды на ход сток-затворной характеристики полевого транзистора влияют два фактора:

1) с ростом температуры уменьшается подвижность носителей заряда в канале, которая определяется соотношением -  = АТ^-3/2;

2) с увеличением температуры уменьшается контактная разность потенциалов _К, а, следовательно, и l_ОБР .

С

ток-затворные характеристики с учетом изменения температуры окружающей среды представлены на рис. 6. Зависимость 1 рис. 6 соответствует комнатной температуре - T₁ = +20С, а зависимость 2 - T₂ = +70C.

Рис. 6. Сток-затворные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом при различных температурах окружающей среды: 1 - T₁ = +20С, 2 - T₂ = +70C

На участке AB зависимости 1 рис. 6 при повышении температуры преобладает первый фактор. При увеличении температуры уменьшается подвижность носителей заряда, это приводит к уменьшению электропроводности канала, следовательно, к росту сопротивления канала и снижению значения тока стока, что и нашло отражение в зависимости 2 рис. 6 на участке AB. На участке AC сток-затворной характеристики полевого транзистора при повышении температуры окружающей среды преобладающим является второй фактор. При этом повышение температуры ведет к снижению высоты потенциального барьера управляющего p-n перехода, к уменьшению его ширины, а следовательно, к увеличению сечения канала, росту тока стока и напряжения отсечки. Для T₂ (зависимость 2 рис. 6) напряжение отсечки равно U'_ЗОТС .

Участок AC сток-затворной характеристики полевого транзистора получил наименование термостабильной области. В точке A сток-затворной характеристики оба фактора влияния температуры компенсируют друг друга и точка A называется термостабильной точкой.

Таким образом, в зависимости от режима работы полевого транзистора результирующий температурный коэффициент напряжения может быть положительным, отрицательным и даже нулевым. От напряжения отсечки до точки A (рис. 6) сток-затворная характеристика с увеличением температуры идет выше первоначальной или сливается с ней, а левее точки A - идет ниже, то есть из-за увеличения r_K (2) ток стока I_C уменьшается. Для маломощных полевых транзисторов с управляющим p-n переходом термостабильная область (точка) лежит в интервале небольших токов стока: I_C = (50500) мкА.