Главная - Литература

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

ствие изменения Ikbo и /кэо, вследствие изменения и Нд, вследствие изменения 1д и /б, обусловленного температурным изменением напряжения перехода Обэ, при котором появляется заметный ток.

Температура транзистора может изменяться при изменении окружающей температуры и самопрогреве под действием проходящего через него тока. Токи Ikbo и 1кэо сильно зависят от температуры. Повышение температуры на каждые 10°С приводит к удвоению токов 1кБо и 1кэо. Это справедливо как для германиевых, так и для кремниевых транзисторов, однако вследствие значительно больших абсолютных значений токов 1кбо и 1кэо германиевых транзисторов температурное изменение этих токов сильнее влияет на положение их рабочей точки.

Так как обратный ток 1кэо= {h2\s+\)lKBo, он во много раз больше тока Ikbo- Смещение рабочей точки, вызванное изменением обратного тока коллектора, опасно для схемы с ОЭ и не имеет существенного значения для схемы с ОБ. Поэтому должны быть приняты меры, обеспечивающие стабилизацию исходной рабочей точки схемы с ОЭ.

Коэффициент нестабильности. Как указано выше, причинами температурной нестабильности коллекторного тока являются увеличение Ikbo и 1кэо и уменьшение Ubs с увеличением температуры.

Принято характеризовать влияние изменения тока Ikbo на ток коллектора 1к коэффициентом нестабильности

SdUldlKBo. ,(5.52)

Чем меньше коэффициент нестабильности S, тем меньше изменение Ikbo влияет на изменение коллекторного тока.

Для уменьшения влияния температурного изменения Ikbo на коллекторный ток применяют схемы стабилизации рабочей точки. При этом также уменьшается влияние изменения кцэ и Ubb на коллекторный ток (см. § 10.2).

Схема с фикcиpoвaнным током базы. Прежде чем рассматривать схемы, стабилизирующие рабочую точку, рассмотрим количественно нестабильность тока простейшей схемы с ОЭ (см. рис. 5.22), Эта схема называется также схемой со стабилизацией тока базы, потому что при достаточно большом напряжении питания Un исходный ток базы, определяющий рабочую точку,

lB=(Un-UBB)IR6UnlR6

фиксирован и не меняется при изменении Ubb вследствие изменения температуры. Однако схема не обеспечивает стабильности коллекторного тока при изменении Ikbo, вызванного изменением температуры.

Для схемы, приведенной на рис. 5.22,

1к = 1кво1{\+Н2ув)+Н2,э1в. (5.53)




Рис. 5.30. Смещение рабочей точки при нагреве транзистора (- характеристики прн исходной температуре; ---- характеристики

Считая /b = const, получаем

s=1/(h-/z2ib) = 1 4-/1219. (5.54)

Так как величина hzis отрицательна и очень близка к единице [например, /z2ib = -(0,98-0,99) j, коэффициентнестабильности велик (порядйа 50-100).

Следовательно, схема с фиксированным током базы не обеспечивает хорошей стабильности тока коллектора при температурном изменении 1кво-

при повышенной температуре)

Пример. При температуре Г=20°С ток /иэо=10 мкА. Обычно ток /мо удваивается при возрастании температуры на каждые 10 °С; /кэо увеличивается быстрее, так как с ростом температуры увеличивается не только /кво, но и 213. Однако, считая /f2is=const, получаем, что уже при Г=70°С ток /кво=0,3 мА.

Если ток порядка 0,3 мА сравним с исходным током коллектора, то такое изменение коллекторного тока недопустимо. Следует отметить, что обратный ток коллектор - эмиттер кремниевого транзистора на 1-2 порядка меньше.

На рис. 5.30 показано смещение семейства выходных характеристик вверх при повышении температуры и изменение положения рабочей точки, приближающейся к точке насыщения.

Схема стабилизации с делителем напряжения в базе и резистором в цепи эмиттера. Для стабилизации рабочей точки транзисторов наиболее часто применяется схема, показанная на рис. 5.31. Она содержит делитель напряжения в цепи базы, состоящий из двух резисторов: Ri и R2. В цепь эмиттера включен резистор Ra. Сопротивления Ri и R2 выбираются достаточно малыми, чтобы ток, проходящий через них, во много раз превышал ток базы. Б этом случае потенциал базы относительно земли почти не зависит от тока базы.


Рис. 5.31. Схема стабилизации рабочей точки с делителем напряжения в цепи базы и сопротивлением в цепи эмиттера

Рис. 5.32. Схема на рис. 5.31, преобразованная по Тевенину



Ток коллектора в этой схеме при изменении температуры изменяется очень мало, так как увеличение тока эмиттера вызывает уменьшение разности потенциалов база- эмиттер, что препятствует увеличению тока коллектора.

Для анализа стабилизирующих свойств схемы обратимся к теореме Тевенина и заменим схему, представленную на рис. 5.31, схемой, показанной на рис. 5.32. В соответствии с теоремой Тевенина:

E=R2Unl{Ri+R2); R6RxR2l{Ri+R2).

Для схемы, приведенной на рис. 5.32, можно написать равенство

-Reh-EUEB-Rsh.

Левая и правая части данного равенства - это потенциал базы относительно земли. Так как этот потенциал значительно больше разности потенциалов база - эмиттер Ubb, последней обычно пренебрегают и заменяют данное равенство приближенным

-RlE-E-RJg.

Заменяя ток эмиттера суммой токов коллектора и базы, получаем

-Reh-ERJK + RJB,

откуда

, Е Rs г

Its- -

Rs + Re Ra+Re

Подставляя это значение тока 1в в выражение (5.53), получаем

/1 , t, Ra \ г /кво hisE

Rs+Rsf 14-А21В Ra + Rs

Следовательно,

S= JllL. 1Л1±а) , (5.55)

d/кЕО l+hwRa/iRa + Re)

Числителем данного выражения является коэффициент нестабильности схемы с фиксированным током базы. Знаменатель показывает, во сколько раз уменьшается нестабильность, поэтому его можно называть коэффициентом улучшения стабильности

ул1+1г2М{Яэ + Рб). (5.56)

При правильно спроектированной схеме второе слагаемое в данном выражении много больше единицы. В этом случае

Sl+Rs/R,. (5.57)

Обычно Re/Ra в несколько раз больше единицы, а в несколько раз меньше Ru поэтому можно считать:

SR2lRs; (5.58)

yAh2XBlRslR2). (5.59)

1®7



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0014