Залежність струму насичення стоку від температури - Польовий ефект та його застосування
Залежність струму насичення стоку від температури
У попередньому розділі ми бачили, що через протилежну дію температури на рухливість носіїв і на контактну різницю потенціалів у польового транзистора, напруга Vнаc якого дорівнює приблизно 0,6, температурний коефіцієнт струму дорівнює нулю. Аналіз температурної залежності струму можна узагальнити на будь-який струм насичення стоку, диференціюючи рівняння (1.14) за температурою так, як це було зроблено в рівнянні (2.1):
Хід перетворень при спрощенні цього рівняння такий самий, як і у разі рівняння (2.1). Як і раніше перший член можна спростити шляхом простої підстановки; для спрощення другого члена пригадаємо, що оскільки Vзи є зовнішньою напругою, то можна вважати, що при дослідженні величини воно залишається постійним. Тоді
Це означає, що
Оскільки ми можемо підтримувати dVзи/dT рівним нулю,
Отже, рівняння (2.13) наводиться до виду
Скориставшись квадратичним наближенням (1.54), рівняння (2.18) можна переписати, ввівши статичні параметри і Vнac . Диференціювання рівняння (1.54) по Vзі дає
Підставляючи рівняння (2.20) та (2.8) у рівняння (2.18), отримаємо
Рівняння (2.21) є виразом для температурного коефіцієнта струму стоку при будь-якому зміщенні. Нульове значення температурного коефіцієнта має місце, коли права частина рівняння (2.21) дорівнює нулю. Це станеться при деякому значенні струму, яке ми позначимо IcQ і яке буде рівним
Величини 0 і Vнас0 відповідають деякої початкової (відлікової) температури Т0. Отже, струм можна виразити через значення I при відліковій температурі:
Підставляючи (2.24) у (2.22),. ми можемо переконатися в тому, що зсув, приякому температурний коефіцієнт дорівнює нулю, дуже слабо залежить від температури:
Оскільки п приблизно дорівнює 2, абсолютна температура практично не входить до цього рівняння. На рис. 33 наведено характеристики передачі одного конкретного польового транзистора, зняті при трьох різних температурах; видно, що струм IcQ, що відповідає точці перетину параметрів, фактично не залежить від температури.
На рис. 34 побудовано графік рівняння (2.25); Порівняння цієї кривої з експериментальними даними, отриманими на 24 зразках приладів, показує, що використаний спосіб розрахунку дає цілком задовільні результати
Той факт, що у польового транзистора за деяких умов температурний коефіцієнт струму стоку дорівнює нулю, дозволяє зробити висновок, що цей прилад може добре працювати як підсилювач постійного струму.
Існує зручніша форма запису рівняння (2.21), в якій температурний коефіцієнт польового транзистора виражений через dVзі/dT при постійному Iс нас. Ця форма запису зручна, тому що на практиці прийнято вказувати як параметр підсилювача постійного струму величину зміни вхідної напруги, необхідного для підтримки постійним вихідного сигналу. Похідна dVзи/dT визначається так само, як і похідна в рівнянні (2.21), за винятком того, що постійним передбачається струм h нас, а не напруга Vзі. Це рівнозначно з того що польовий транзистор живиться від джерела стабільного струму. Алгебраїчні перетворення надається провести читачеві; остаточний результат має вигляд
Графіки цього рівняння побудовані на рис 35, на них представлена залежність dVзі /dT від Iс нас /Iс нас0, a Vнac служить поточним параметром. Точки перетину осі абсцис можуть бути отримані зрівняння (2.26); наприклад, dVзи / dT = 0 при Vнаc = 0,6 в і Iс нас / Iс нас0 = 1.
Мал. 35.До вирішення рівняння (2.26).
При дуже малих струмах стоку температурний коефіцієнт Vзі наближається до dVнаc/dT, що дорівнює приблизно 2 мв/град.