Термостабилизация режима усилительного каскада на БТ

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Лекция 5

Параметры БТ в значительной мере подвержены влиянию внешних факторов (температуры, радиации и др.). В то же время, одним из основных параметров усилительного каскада является его стабильность. Прежде всего, важно, чтобы в усилителе обеспечивался стабильный режим покоя.

Проанализируем вопрос влияния температуры на стабильность режима покоя БТ, конкретно – .

Существуют три основных фактора, влияющих на изменении под действием температуры: при увеличении температуры, во-первых, увеличивается напряжение , во-вторых, обратный ток коллекторного перехода , и, в третьих, возрастает коэффициент .

Для анализа реальный транзистор можно представить в виде идеального, у которого параметры не зависят от температуры, а температурную зависимость смоделировать включением внешних источников напряжения и тока (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Тепловая модель БТ

Рассмотрим влияние этих факторов на приращение тока коллектора . Начнем с влияния изменения , вызванного тепловым смещением проходных характеристик , обозначив приращение тока коллектора как :

,

где – приращение напряжения , равное:

|e|,

где e– температурный коэффициент напряжения (ТКН), e–3мВ/град., Т – разность между температурой коллекторного перехода перехода и справочным значением этой температуры (обычно 25C):

,

,

где и соответственно, мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе в статическом режиме, и тепловое сопротивление “переход-среда”:

,

.

Ориентировочное значение теплового сопротивления зависит от конструкции корпуса транзистора и обычно для транзисторов малой и средней мощности лежит в следующих пределах:

.

Меньшее тепловое сопротивление имеют керамические и металлические корпуса, большее – пластмассовые.

Отметим, что берется положительным, хотя имеет знак минус, это поясняется на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Тепловое смещение проходных характеристик БТ

Определяем приращение тока коллектора , вызванного изменением обратного (неуправляемого) тока коллектора:

,

где приращение обратного тока равно:

,

где a – коэффициент показателя, для кремниевых транзисторов a=0,13.

Следует заметить, что значение, приводимое в справочной литературе, особенно для транзисторов средней и большой мощности, представляет собой сумму тепловой составляющей и поверхностного тока утечки, последний может быть на два порядка больше тепловой составляющей, и он практически не зависит от температуры. Следовательно, при определении следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями , либо уменьшать справочное значение примерно на два порядка (обычно для кремниевых транзисторов составляет порядка , и порядка для германиевых, n =(1...9).

Приращение коллекторного тока, вызванного изменением , определяется соотношением:

,

где , отн. ед./град.

Полагая, что все факторы действуют независимо друг от друга, запишем:

.

Дата добавления: 2014-01-03