Влияние температуры на статические характеристики биполярного транзистора

Температура оказывает значительное влияние на биполярные транзисторы. Изменение температуры приводит к смещению входных и выходных характеристик биполярного транзистора и к изменению его входного и выходного сопротивления.

Влияние температуры на положение входной характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой, аналогично ее влиянию на вольтамперную характеристику полупроводникового диода. В активном режиме ток эмиттерного перехода биполярного транзистора описывается следующей формулой:

формула тока эмиттерного перехода транзистора.        (1)

С ростом температуры тепловой ток IЭ0 растет быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения φТ = kT/q. В результате противоположного влияния этих факторов входные характеристики биполятного транзистора в схеме с общей базой при выбранном токе эмиттера IЭ смещаются влево на величину ΔU = (1 ... 2) мВ/°С, как это показано на рисунке 1.

Зависимость входных характеристик транзистора от температуры для схем ОБ
Рисунок 1. Зависимость входных характеристик от температуры для схемы с ОБ

Начало входной характеристики в схеме включения транзистора с ОЭ определяется обратным током коллекторного перехода Iкбо который сильно зависит от температуры, в результате начало входной характеристики транзистора при увеличении температуры опускается, как это показано на рисунке 2.

Зависимость входных характеристик транзистора от температуры для схем ОЭ
Рисунок 2. Зависимость входных характеристик от температуры для схемы с ОЭ

Выходные характеристики транзисторов для различных температур снимаются при постоянных входных токах. Для схемы с общей базой это ток эмиттера (IЭ = const), а в схеме с общим эмиттером это ток базы (Iб = const). Влияние температуры на выходные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой в активном режиме работы удобно анализировать по следующей формуле:

формула коллекторного тока в схеме с ОБ,        (2)

Поэтому в схеме с ОБ при IЭ = const рост Iк будет определяться только увеличением Iкбо, как это показано на рисунке 3. Однако Iкб0 обычно значительно меньше αIэ, поэтому изменение Iк составляет доли процента и его влияние на ток коллектора можно не учитывать.

Зависимость выходных характеристик от температуры для схемы с ОБ
Рисунок 3. Зависимость выходных характеристик от температуры для схемы с ОБ

На рисунке 3 пунктиром показаны характеристики, снятые при повышенной температуре транзистора.

Влияние температуры на коллекторный ток биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером анализируют по следующей формуле:

формула коллекторного тока в схеме с ОЭ.        (3)

В схеме с общим эмиттером при изменении температуры неизменным поддерживается ток Iб. Будем считать в первом приближении, что коэффициент передачи β не зависит от температуры. Постоянство βIб означает, что температурная зависимость Iк будет определяться слагаемым (β + 1)Iкб0. Ток Iкб0 (как тепловой ток перехода) примерно удваивается при увеличении температуры на 10°С, и при β >> 1 прирост тока (β + 1)Iкб0 может оказаться сравнимым с исходным значением коллекторного тока и даже превысить его. Изменение выходных характеристик под влиянием температуры приведено на рисунке 4.

Зависимость выходных характеристик транзистора от температуры для схемы ОЭ
Рисунок 4. Зависимость выходных характеристик биполярного транзистора от температуры для схемы с ОЭ

Итог:

  • Изменение температуры приводит к смещению рабочей точки транзистора, что может резко изменить параметры усилителя;
  • При увеличении температуры уменьшается входное и выходное сопротивление биполярного транзистора;
  • Температурная зависимость статических характеристик транзистора в схеме с общей базой значительно меньше по сравнению со схемой с общим эмиттером.

Дата последнего обновления файла 1.01.2021

Литература:

  1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н. Д. — М.: Радио и связь, 1998. — 560 с.
  2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с.
  3. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Учебное пособие. — Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. — 77 с.
  4. Глазачев А. В. Петрович В. П. Физические основы электроники. Конспект лекций — Томск: Томский политехнический университет, 2015.
  5. Колосницын Б. С. Полупроводниковые приборы и элементы интегральных микросхем. Учебно-методическое пособие: в 2 ч. Ч. 1: Расчёт и проектирование биполярных транзисторов. — Минск: БГУИР, 2011. — 68 с.
  6. Колосницын Б. С. Гапоненко Н. В. Полупроводниковые приборы и элементы интегральных микросхем. Учебное пособие: в 2 ч. Ч. 1: Физика активных элементов интегральных микросхем — Минск: БГУИР, 2016. — 196 с.
  7. Колосницын Б. С. Гранько  С. В. Электронные приборы на основе полупроводниковых соединений. Учебно-методическое пособие: — Минск: БГУИР, 2017. — 94 с.
  8. Биполярный транзистор. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. url:https://ru.wikipedia.org/wiki/Биполярный_транзистор
  9. Изобретение транзистора. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. url:https://ru.wikipedia.org/wiki/Изобретение_транзистора

Вместе со статьей "Влияние температуры на статические характеристики биполярного транзистора" читают:

Биполярные транзисторы
https://digteh.ru/foe/tranzistor/bt/

Принцип действия биполярного транзистора
https://digteh.ru/foe/tranzistor/bt/princip/

Статические характеристики биполярного транзистора
https://digteh.ru/foe/tranzistor/bt/stat_har/

Дифференциальные параметры биполярного транзистора
https://digteh.ru/foe/tranzistor/bt/diff_par/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2020

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 88 научных и научно-методических работ, в том числе 18 книг.

Top.Mail.Ru


Яндекс.Метрика