X2.1 Какова на самом деле утечка биполярных и полевых транзисторов с p-n переходом?
==X_102
В ходе создания хитрого устройства для измерения экстремального диапазона входных токов ( «Линейный фотометр от света звёзд до солнечного» §X4.3.8 ) потребовалось узнать реальные параметры настоящих транзисторов, т.е. актуальные значения токов утечки, которые можно ждать от биполярных и полевых транзисторов. Требовались цифры вниз до единиц пикоампер с \(V_{BE}\)=0 и \(V_{CE}\)=10 V , но справочные данные были совершенно бесполезны . Например, для рабочей лошадки 2N3904 цифры заканчиваются на 50 000 pA ( 50 nA ) с предупредительно реверсированным смещением \(V_{BE}\)=–3V , но с напряжением \(V_{CE}\)=30 V . С полевыми транзисторами ситуация не лучше. Для MMBF5460 бравые производители сумели опуститься до тока утечки затвора только 5000 pA ( 5 nA ), а какого-либо граничного значения для тока закрытого канала не указали вовсе _2 .
Пришлось разогреть «Программируемый электрометр» Keithley 6514 _3 и затеять собственное исследование ситуации с утечками. Результаты обнадёживающие. Для малосигнальных биполярных 2N3904/06 из 200-миллиамперного класса при комнатной температуре и нулевом смещении ( \(V_{BE}\)=0 ) токи утечки не превысят 1 nA , а часто на два-три порядка меньше (рис. X2.1 ). Графики отражают результаты измерения 20 экземпляров ’3904 от 11 производителей с 17 различными датами изготовления. Полевые транзисторы заметно лучше (рис. X2.2 ). Их токи утечки редко превышали 1 pA и имели разброс по образцам один порядок, коррелируя (грубо) с цифрами максимального тока.
Рис. X2.1 Токи утечки коллектора для некоторых малосигнальных транзисторов (2N3904, 2N3906, 2N4401, MPSA42 и их вариантов для поверхностного монтажа), измеренные при комнатной температуре и \(V_{BE}\)=0
Для фотометра из Части X4 ( §X4.3.8 ) это хорошие новости. Но здесь самое время повторить предупреждение :
«Полагаться на неуказанные параметры нельзя».
Даже если есть основания думать, что производитель загрубляет официальные цифры (или не хочет заниматься их проверкой), нет никаких гарантий от неприятных сюрпризов в будущем. Поэтому, если есть необходимость использования компонентов за границами официальной документации, надо готовиться их проверять на соответствие предъявляемым требованиям. Не забывайте, кстати, что токи утечки экспоненциально растут с температурой, удваиваясь на каждые 10° роста температуры.
Рис. X2.2 Ток канала (на выводе стока) в зависимости от напряжения затвор-исток для некоторых транзисторов с p-n переходом (2N5457, 2N5460 и варианты для поверхностного монтажа J309, J175, 2SJ74BL, LSK170B, LSK389B, BF861A, BF861B, BF862, PMBF4395), измеренные при комнатной температуре и \(V_{DS}\) =5V
==X_102
