Дифференциальные параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом. Температурные зависимости параметры полевого транзистора

Величины, связывающие малые приращения токов и напряжений называются дифференциальными параметрами. Критерием малости изменений токов и напряжений является линейность связи между ними, следовательно, дифференциальные параметры не зависят от амплитуды переменных составляющих токов и напряжений. Поэтому, ко- гда транзистор работает в линейном режиме, для расчетов удобнее пользоваться не ха- рактеристиками, а параметрами. Представим транзистор в виде четырехполюсника, на входе которого действуют ток Đ 1 и напряжение Ú1, а на выходе ток Đ 2 и напряжение Ú2 (Рис.7)

Температурная зависимость характеристик полевых транзисторов. Ранее было отмечено, что усилительные свойства полевых транзисторов (ПТ) связаны с процессом перемещения основных для полупроводника носителей заряда, т.е. ток ПТ определяется концентрацией основных носителей. Однако известно, что концентрация основных носителей в полупроводнике почти не зависит от температуры. Поэтому и свойства ПТ слабо изменяются с изменением температуры.

Основными параметрами полевых транзисторов, зависящими от -температуры, являются:

- напряжение отсечки;

- пороговое напряжение.

Для любого типа ПТ существует такое значение тока стока, при котором его величина не зависит от температуры.

Это объясняется действием в этом приборе двух противоположных механизмов. Так, для полевого транзистора с управляющим p-n-переходом при повышении температуры окружающей среды растет собственное сопротивление полупроводникового материала, что приводит как к непосредственному уменьшению тока стока, так и к дополнительному подзапиранию p-n-перехода из-за наличия составляющей падения напряжения на канале. Указанные причины при увеличении температуры ведут к уменьшению тока стока. Этот эффект особенно сильно проявляется при больших токах стока. Однако увеличение температуры ведет к уменьшению толщины p-n-перехода, что расширяет канал. Последнее вызывает увеличение тока стока, что особенно заметно при малых его значениях. Поэтому при некоторых значениях тока стока оба фактора компенсируют друг друга и величина тока стока не зависит от изменения температуры.

Для МДП транзистора с увеличением температуры также характерно уменьшение тока стока, что объясняется ростом собственного сопротивления полупроводника. В то же время увеличение температуры ведет к увеличению числа пар электрон — дырка в канале, т.е. к увеличению концентрации носителей заряда. Естественно, это вызывает рост тока стока, особенно при небольших его собственных значениях. Следовательно, и в МДП транзисторе существуют две противоположные тенденции, степень проявления которых зависит от абсолютной величины тока стока.

Важно отметить еще одну особенность полевых транзисторов. В режиме больших токов стока повышение температуры окружающей среды приводит к уменьшению тока Iс, т.е. в приборе отсутствует положительная обратная связь по температуре, присущая биполярным транзисторам. Увеличение температуры автоматически приводит к снижению мощности, рассеивающейся в ПТ. Таким образом, ПТ менее склонны к тепловому пробою, чем биполярные.

Из четырех переменных, характеризующих четырехполюсник, только две являют- ся независимыми. В зависимости от того, какие из них приняты за независимые получа- ются различные системы дифференциальных параметров. На практике наиболее часто используются три системы параметров: Y, Z, H. В системе Y-параметров за независимые принимаются напряжения U1 и U2, токи I1, I2 являются функциями этих величин, в систе- ме Z-параметров за независимые принимаются I1 и I2, U1, и U2 являются их функциями. В системе H-параметров за независимые переменные приняты входной ток I1 и выходное напряжение U2 Эту систему называют также смешанной или гибридной, так как H- параметры имеют различную размерность. Дифференциальные параметры несложно пересчитать из одной системы в другую. Выбор конкретной системы определяется удобством измерения. Систему H – параметров используют на низких частотах (обозначают строчной буквой h), когда пренебрежимо малы емкостные составляющие токов. Необходимые для измерения h-параметров режи- мы короткого замыкания выхода и холостого хода входа для переменной составляющей тока могут быть осуществлены на низких частотах сравнительно просто вследствие ма- лого входного и большого выходного сопротивления транзистора. Поэтому в техниче- ских условиях и справочниках по транзисторам низкочастотные параметры приводятся в этой системе.

Дата добавления: 2015-04-24