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:
. (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.
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 IКБ0, который сильно зависит от температуры. В результате начало входной
характеристики транзистора при увеличении температуры опускается, как это показано на рисунке 2.
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:
, (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.
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:
. (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.
Рисунок 4. Зависимость выходных характеристик биполярного транзистора от температуры для схемы с ОЭ
На рисунке видно большое смещение выходных характеристик вверх. Сильное влияние температуры на выходные характеристики
в схеме с общим эмиттером может привести к потере работоспособности радиоэлектронных устройств, если не принять схемотехнические
меры для стабилизации тока.
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
