 |
|
Обеспечение стабилизации режима покоя
Серьезным недостатком транзистора является сильная зависимость его выходных параметров от температуры. При работе прибора его температура повышается вследствие выделения большой части энергии, подводимой от источника питания Е 
, в самом транзисторе. При этом следует иметь в виду малую теплопроводность полупроводниковых материалов.
В биполярном транзисторе при повышении температуры наблюдается смещение семейства выходных характеристик в область больших значений коллекторного тока из-за существенного увеличения обратного тока коллекторного перехода, что следует из соотношения (1.4). Это приводит к изменению положения точки покоя на выходной характеристике транзистора, иллюстрируемое рис.2.8,а, и, следовательно, к изменению выходных параметров усилительного каскада в целом.
С целью обеспечения стабилизации точки покоя на выходной характеристике при изменении температуры транзистора в процессе эксплуатации в эмиттерную цепь схемы каскада включается резистор R 
. Действие этого резистора иллюстрируется построениями на рис.2.8.
Пусть на рис.2.8,а нижняя вольт-амперная характеристика соответствует температуре Т 
транзистора и току базы IБП, верхняя – повышенной температуре Т 
и тому же значению тока базы IБП. Токи коллектора и напряжения коллектор-эмиттер в точках покоя при температурах Т и Т обозначены как I 
, I 
, U 
, U 
. Как видно из рис.2.8,а, повышение температуры транзистора приводит к смещению точки покоя, так что I 
< I 
, U 
>U 
.
Рис.2.8. Построения, иллюстрирующие стабилизирующее
действие резистора R 
на точку покоя:
а – на выходной характеристике транзистора,
б – на входной характеристике транзистора
Увеличение коллекторного, а, следовательно, и эмиттерного тока при увеличении температуры приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R . Согласно второму закону Кирхгофа, записанному для контура, содержащего резисторы R и R , а также междуэлектродный промежуток транзистора база-эмиттер,
I 
R + UБЭП = I 
R , (2.9)
увеличение слагаемого I R в левой части соотношения (2.9) должно приводить к уменьшению напряжения UЭБП, так как величина тока делительной цепочки I не зависит от температуры транзистора. На рис.2.8,б напряжение база-эмиттер при повышенной температуре Т обозначено как U 
, а соответствующий ему ток базы как I 
. Ток 
I 
меньше значения IБП, относительно которого начинался проводимый анализ и для которого на рис.2.8,а проведена смещенная вверх вольт-амперная характеристика при повышенной температуре.
Уменьшение тока базы, вызванное повышением температуры транзистора, при наличии резистора R приводит к смещению вольт-амперной характеристики на рис.2.8,а в область меньших коллекторных токов, т.е. в направлении к вольт-амперной характеристике, соответствующей температуре Т . Этим достигается стабилизация положения точки покоя транзистора на выходной характеристике, а, следовательно, и величин постоянных составляющих коллекторного тока и напряжения коллектор-эмиттер.
Стабилизирующее действие резистор R будет оказывать и на переменную составляющую тока выходной цепи, если этот ток будет протекать через резистор R . Между тем, как следует из анализа с помощью рис.2.6, для обеспечения процесса усиления необходимо перемещение рабочей точки по линии нагрузки в течение периода входного сигнала. Указанное противоречие устраняется шунтированием резистора R конденсатором С , в результате чего переменная составляющая эмиттерного тока будет протекать в обход резистора R . Для увеличения шунтирования необходимо, чтобы сопротивление резистора было бы существенно больше емкостного сопротивления конденсатора С для переменной составляющей тока.
<< R . (2.10)
Изменение тока эмиттера, вызванное разогревом транзистора в процессе работы, происходит гораздо медленнее по сравнению с изменением тока под действием входного сигнала достаточно высокой частоты ω, а на низких частотах шунтирующее действие конденсатора С не проявляется из-за очень высокой величины его сопротивления. Следовательно, наличие конденсатора С не отражается на стабилизацию точки покоя.