Рисунок 2.17. Тепловое смещение проходных характеристик БТ

Определяем приращение тока коллектора ΔI_>к>02, вызванного изменением обратного (неуправляемого) тока коллектора ΔI_>кбо:

ΔI_>к>02 = ΔI_>кбо·(H_>21э + 1),

где приращение обратного тока ΔI_>кбо равно:

ΔI_>кбо = I_>кбо(T_>спр)·[exp(αΔT) – 1],

где α — коэффициент показателя, для кремниевых транзисторов α=0,13.

Следует заметить, что значение I_>кбо, 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 ΔI_>к>02 следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями I_>кбо, либо уменьшать справочное значение I_>кбо примерно на два порядка (обычно I_>кбо для кремниевых транзисторов составляет порядка (n·10^>-7…n·10^>-6) А, и порядка (n·10^>-6…n·10^>-5) А для германиевых, n=(1…9).

Приращение коллекторного тока, вызванного изменением H_>21э, определяется соотношением:

ΔI_>к>03 = H_>21э·(I_>кбо + I_>б0),

где ΔH_>21э = k_>T·H_>21э·ΔT, k_>T ≈ 0,005 отн. ед./град.

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

ΔI_>к0 = ΔI_>к>01 + ΔI_>к>02 + ΔI_>к>03.

Для повышения термостабильности каскада применяют специальные схемы питания и термостабилизации. Эффективность таких схем коэффициентом термостабильности, который в общем виде представляется как:

S_>T = ΔI_{>к0 стаб}/ΔI_>к0.

Учитывая различный вклад составляющих ΔI_>к0, разное влияние на них элементов схем термостабилизации, вводят для каждой составляющей свой коэффициент термостабильности, получая выражения для термостабилизированного каскада:

ΔI_{>к0 стаб} = S_>T1ΔI_>к01+ S_>T2ΔI_>к02 + S_>T3ΔI_>к03.

Обычно S_>T2≈S_>T3, что обусловлено одинаковым влиянием на ΔI_>к02 и ΔI_>к03 элементов схем термостабилизации:

ΔI_{>к0 стаб} = S_>T1ΔI_>к01+ S_>T>2(ΔI_>к02 + ΔI_>к>03).

Полученная формула может быть использована для определения ΔI_>к0 усилительного каскада при любой схеме включения в нем БТ.

Рассмотрим основные схемы питания и термостабилизации БТ.

Термостабилизация фиксацией тока базы. Схема каскада представлена на рисунке 2.18.

Рисунок 2.18. Каскад с фиксацией тока базы

R_>б определяется соотношением:

т.к. E_>к>>U_>бэ>0.

Очевидно, что I_>б>0 "фиксируется" выбором R_>б, при этом ослабляется влияние первого фактора нестабильности тока коллектора (за счет смещения проходных характеристик). Коэффициенты термостабилизации для этой схемы таковы:

Отсюда видно, что данная схема имеет малую эффективность термостабилизации (S_>T2≈1).

Коллекторная термостабилизация. Схема каскада представлена на рисунке 2.19а.

Рисунок 2.19. Каскад с коллекторной термостабилизацией (а) и его варианты (б, в)

R_>б определяется соотношением:

т.к. U_>к>0>>U_>б>0.

Термостабилизация в этой схеме осуществляется за счет отрицательной обратной связи (ООС), введенной в каскад путем включения R_>б между базой и коллектором БТ. Механизм действия ООС можно пояснить следующей диаграммой:

T^>⇑⇒I^>⇑_>к0⇒U^>⇓_>к0⇒I^>⇓_>б0⇒I^>⇓_>к0,

↑←←←←петля ООС ←←←←↓

где символами ⇑ и ⇓ показано, соответственно, увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Коэффициенты термостабилизации для этой схемы: