ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В полевых транзисторах существуют три основных температурных эффекта. Первый обусловлен током утечки, который протекает через закрытый переход затвор - исток и обычно экспоненциально зависит от температуры. Этот ток может изменить напряжение смещения, если сопротивление резистора в цепи затвора достаточно велико. Эффект особенно сильно сказывается при высоких температурах и практически отсутствует у полевых транзисторов с изолированным затвором.
Второй эффект обусловлен изменениями контактной (барьерной) разности потенциалов (φ) p-n-перехода при колебаниях температуры окружающей среды, причём температурный коэффициент оказывается отрицательным и составляет около 2,2 мВ/°С. Если напряжение на затворе поддерживается постоянным, то отрицательный температурный коэффициент для φ приводит к положительному температурному коэффициенту для тока стока.
Зависимость тока стока от контактной разности потенциалов сильнее проявляется у полевых транзисторов с низким напряжением отсечки. Для транзисторов с весьма низким значением Uотс этот эффект оказывается преобладающим и результирующий температурный коэффициент для Ic будет положительным.
Третий эффект связан с температурными изменениями удельного сопротивления канала, причём температурный коэффициент сопротивления оказывается положительным. Если напряжение отсечки достаточно велико, то изменение барьерного потенциала будет в меньшей степени влиять на ток стока, чем изменение удельного сопротивления. В этом случае результирующий температурный коэффициент для тока стока Ic оказывается отрицательным.
Эти два последних, противоположных друг другу процесса при определённом выборе рабочей точки могут взаимно компенсироваться, и ток стока будет практически постоянным в широком диапазоне температур. На рис. 5 показано расположение такой термостабильной точки у полевых транзисторов типа КП102. Ориентировочное положение термостабильной точки можно найти по формуле [2]
(6)
Следует отметить, что в термостабильной точке стабилизируется только значение тока стока, но не крутизна проходной характеристики.
Рис. 5. Проходные характеристики ПТ при различной температуре.
Из выражения (6) и рис. 5 следует, что термостабильной точке у ПТ с большим напряжением отсечки соответствуют малые значения тока стока и крутизны.
Полевые транзисторы, являясь кремниевыми приборами, сохраняют свою работоспособность при повышении температуры окружающей среды до +120° С.
В области низких температур окружающей среды полевые транзисторы работают значительно лучше, чем биполярные. Более того, в условиях работы при низких температурах электрические параметры полевых транзисторов улучшаются: возрастает входное сопротивление, несколько увеличивается крутизна характеристики и уменьшается уровень шумов.
В [8] приводятся результаты исследований зависимости параметров полевых транзисторов типа КП303 с понижением температуры до -150° С. Установлено, что при охлаждении ток затвора у исследованных полевых транзисторов уменьшается на три порядка, а крутизна увеличивается в среднем в 1,7 раза.