|
| |
|
Главная Журналы Сопротивление стока теперь легко определяется дифференцированием (3-84) и подстановкой полученного результата в (3-79): {nLe/a+l)(W,-WcD) . . . ds--; ~ - или, используя (3-17), , ЗЬе (nLja+l) (Wcs/Wo-VpslW,- 1) >ds = --r---. (3-бЬ) 2go 1 - 31Гс5/Го + 2 (Wcs/Vro) где go=2GZ9p,„A„/L -npoBOflHMOCtb сток - исток при Wgs= Из (3-86) следует, что при WGs=const в области, где Le изменяется не очень резко, ras приблизительно линейно увеличивается с ростом Vds. При V5s=const rds возрастает с увеличением обратного смещения па затворе, или, как показано на рис. 36, при уменьшении тока стока. Несмотря на то, что полученныё-выше результаты находятся в хорошем качественном согласии с опытными данными, нёоб- . ходимо помнить о влиянии тех факторов, которыми пренебрегали при расчетах. Например, уменьшение степени легирования затворов увеличивает влияние поля стока в области ЭТП, уменьшая тем самым сопротивление сток--исток. Заметим, что увеличение гв путем сильного легирования затворов и удлинения канала приводит к ухудшению высокочастотных свойств прибора вследствие возрастания емкости затвора и увеличения времени пролета носителей тока. 3.7. Температурные эффекты Как известно, существенным недостатком транзисторных схем является трудность обеспечения температурной стабилизации. Полевые приборы имеют в этом смысле преимущество перед биполярными транзисторами, поскольку при их использовании возможен выбор рабочей точки практически с нулевым , температурным коэффициентом. Влияние температуры на характеристики ПТУП проявляется через изменение следующих основных параметров: 1) скорости генерации неосновных носителей в ОПЗ; 2) удельного сопротивления канала; 3) величины барьерного потенциала перехода-затвор - канал. 3.7.1. Ток затвора. Ток обратносмещенного кремниевого р-п-перехода при отсутствии утечек по поверхности определяется, в основном, процессами генерации и рекомбинации в ОПЗ {119, 120]. При постоянной в пространстве плотности ге-нерационно-рекомбинационного тока обратный ток /слинейно wo "С зависит от толщины ОПЗ и экспоненциально от температуры, так что при V0,1 В - для резкого переходами - для перехода с линейным распределением примесей {Еа - энергия активации, /go - константа). При температурах, близких к комнатной, величина Еа для кремниевых приборов составляет -0,55 эВ (половина ширины запрещенной зоны). При более высоких температурах (Г100°С) начинает преобладать диффузионный ток; величина Еа в этом случае »1, 1 эВ, а обратный ток практически не зависит от V (при V0,1 В). В случае перехода затвор - канал полевого транзистора величина смещения изменяется вдоль перехода от Vgs ДО Vgd; кроме того, в обратный ток J,0 W>J дают вклад области ОПЗ, лежащие вне канала. Вследствие этого зависимость 1с от потенциала за- Рис. 37. Характеристики тока утечки затвора маломощного кремниевого ПТУП при Vds=0: а - температурные зависимости тока затвора при Vcs, равном: 1-20 В, 2 - 5 В, 5 -2в (наклон прямых соответствует энергии активации £0=0,62 эВ); б -зависимость тока от напряжения при комнатной температуре твора является более сложной, однако влияние температуры по-прежнему описывается экспоненциальным множителем (рис.37). 3.7.2. Влияние температуры на канал. Температурная зависимость тока стока определяется в основном изменением величин удельной проводимости о необедненной части канала и барьерного потенциала i]; [121]. Эти факторы влияют на ток  стока в противоположных направлениях, что позволяет путем соответствующего выбора рабочей точки добиться их взаимной компенсации 1112, 122, 123]. Рассмотрим трехэлектродный ПТУП в режиме насыщения при заданном напряжении затвор-исток. Из (3-30) и (3-31) очевидно, что /в=/в(«15, о), откуда d/p drjj dfjj tig dT ~ eij) dT da dT или, поскольку dlif/d=grn и Ido, dT dT о dT (3-87) \ Обозначая величины, соответствующие нулевому температурному коэффициенту, через Idz и gmz, из (3-87) получаем условие выполнения равенства сИвМТО: d/dT (I/a) (daldT) (3-88) Часто практический интерес представляет величина эквивалентного дрейфа входного напряжения dVosldT в заданной рабочей точке In, gm.. Эта величина может быть определена из (3-87) и (3-88) с учетом того, что gmdlDldVcs: dVcs d dT ~ dT dz/S. или, используя (3-77) и (3-78), dVas. dT тг J \l/nl (3-89) Это уравнение дает температурную зависимость напряжения затвора, необходимого для поддержания постоянного тока стока. Из (3-89) следует, что при выполнении условия (3-88) температурный коэффициент напряжения затвора может быть положи-жельным, нулевым или отрицательным в зависимости от соотношения между 1т) и /dz. В работе 1112] приведены расчеты величины d\];)/dT* и температурной зависимости 0 (см. приложения 2, 3), позволяющие с помощью (3-88) определить режим, соответствующий нулевому температурному дрейфу рабочей точки. Так, например. * Для резкого кремниевого /г - и-перехода (d/dT) (мВ/град) =-[4,29- 3,3311)300 (В)]; для перехода с линейным распределением примесей эта величина равна - (4,49-3,525 фзоо), где фзоо - барьерный потенциал при Г=300 К. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 |