Выделяют три режима работы ПТ: насыщенный, выключенного состояния и управляемого сопротивления.

Насыщенный режим характеризуется пропорциональностью напряжения на затворе и тока стока ПТ. Это основной режим при построении аналоговых устройств и по своей сути он аналогичен активному режиму работы БТ. На выходных характеристиках данный режим соответствует пологому участку ВАХ I _С = ƒ (U _СИ). При этом режиме канал пропускает максимально возможный для его ширины ток, т.е. он полностью насыщен носителями заряда. Определим напряжение насыщения U _СИ.нас ПТ.

Для ПТ с управляющим p-n -переходом, согласно (1.8) напряжение, приложенное непосредственно к p-n -переходу в некотором сечении а-а, складывается из напряжения –U _СИ и падения напряжения в полупроводнике на отрезке от истока до выбранного сечения. Если напряжение U _аа достигает значения, равного напряжению отсечки U _ЗИ.отс, канал должен быть полностью перекрыт.

Однако это не происходит, так как само напряжение U _аа = U _ЗИ._отс существует благодаря протеканию тока стока. Поэтому вместо перекрытия канала наступает ограничение приращения тока, т.е. ток стока достигает своего предельного для заданного напряжения U _ЗИ значения, которое остается неизменным при увеличении напряжения стока.

В пределе, когда напряжение U _аа = U _СЗ = U _ЗИ.отс, т.е. когда рассматриваемое сечение сдвигается к правому краю пластины полупроводника (см. рис. 1.18), величина сопротивления R _СИ I _С = U _СИ.нас. При уменьшении напряжения U _СИ ниже U _СИ.нас ток стока I _С → 0. Увеличение напряжения

U _СИ смещает сечение до напряжения U _аа = – U _ЗИ.отс, ограничивающее ток прибора. При этом ток стока остается неизменным.

Подставив в (1.8) напряжения U _аа = – U _ЗИ.отс и R _СИ I _С = U _СИ.нас, получим:

U _СИ.нас = U _ЗИ – U _ЗИ.отс.

Для транзистора с изолированным затвором ширина канала с приближением к выводу стока также падает (см. рис. 1.19, а). Поэтому для существования канала необходимо, чтобы напряжение в его сечении а-а, непосредственно прилегающем к выводу стока было, как у минимум, равно напряжению U З_И.пор. При U _аа = U _ЗИ.пор и R _СИ I _С = U _СИ.нас, получим

U _СИ.нас = U _{ЗИ –} U _ЗИ.пор.

Увеличение напряжения выше значения U _СИ.нас, как и в ПТ с управляющим p-n -переходом, приводит к ограничению приращений тока и ток I _С = const.

Итак, для существования насыщенного режима работы ПТ должны выполняться следующие условия:

· I _С ≥ 0 при напряжении | U _ЗИ| < | U _ЗИ.отс| для ПТ с управляющим p-n -переходом; | U _ЗИ| > | U _ЗИ.пор| и | U _ЗИ| < | U _ЗИ.пор| для МДП-транзисторов соответственно с n- и p -каналами,

· U _СИ ≥ U _СИ.нас.

Режим управляемого сопротивления характеризуется пропорциональностью напряжения U _СИ и тока стока I _С. Он соответствует начальному участку выходных характеристик ПТ, для которого угол наклона пропорционален динамическому сопротивлению |– dU _СИ/ dI _С = r _СИ|. Этот режим подобен режиму насыщения для БТ и используется для замыкания цепи нагрузки. Для его существования необходимо выполнение аналогичных условий, что и для режима насыщения.

Режим выключенного состояния характеризуется отсутствием тока стока ПТ. Режим подобен режиму отсечки БТ и используется для размыкания цепи нагрузки. Условия его существования следующие:

· | U _ЗИ| < | U _ЗИ.отс| для ПТ с управляющим p-n -переходом,

· | U _ЗИ| < | U _ЗИ.пор| для МДП-транзистора с n -каналом,

· | U _ЗИ| > | U _ЗИ.пор| для МДП-транзистора с p-каналом.

6. Дифференциальные параметры ПТ
и зависимость его характеристик от температуры

К основным дифференциальным параметрам ПТ относят:

· крутизну S передаточной характеристики, определяемую как касательная к передаточной характеристике транзистора,

· дифференциальное сопротивление r _СИ, определяемое как касательная к выходным характеристикам в области насыщенного режима работы,

· коэффициент усиления по напряжению μ, определяемый как произведение крутизны S на дифференциальное сопротивление r _СИ,

Основной причиной зависимости характеристик ПТ от температуры является обусловленный повышением температуры рост подвижности носителей заряда. Это приводит, с одной стороны, к увеличению сопротивления полупроводника и, следовательно, при заданном напряжении U _СИ – к уменьшению тока I _С. Этот эффект становится заметным при больших значениях тока I _С. С другой стороны, рост подвижности носителей заряда ведет к увеличению абсолютной величины напряжения U _ЗИ.отс и к уменьшению напряжения U _ЗИ.пор.

На рис. 1.22 приведены передаточные характеристики ПТ с управляющим p-n -переходом (a) и МДП-транзистора с индуцированным каналом (б) n -типа для различных температур окружающей сре­ды, из которых следует, что для любого типа ПТ существует такое значение тока стока, величина которого остается постоянной при изменении температуры.

Отметим еще одну особенность ПТ. При больших токах стока повышение температуры окружающей среды приводит к уменьшению тока I _С, т.е. в приборе отсутствует характерная для БТ положительная обратная связь по температуре. Увеличение температуры транзистора автоматически приводит к снижению тока стока и, следовательно, мощности, рассеиваемой в приборе. Поэтому ПТ менее склонен к тепловому пробою, что делает более предпочтительным его использование при построении силовых устройств.