книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей
..pdf
|
В (1 -2 7 ) н а и б о л ь ш у ю з а |
|
|
|
|
|
|
|
t |
-го |
||||||
в и с и м о с ть о т |
т е м п е р а т у р ы |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
J 2 |
|
/ ' |
||||||||
п р о я в л я е т |
|
к о н ц е н т р а ц и я |
20 2not |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
\ j f |
||||||||||
э л е к т р о н о в и « д ы р о к » , ч то |
1кого°с |
|
|
|
|
|
/ |
|
/ / |
|||||||
ви д н о , в ч а с т н о с т и , и з (1 -4 ). *6 |
|
|
|
|
|
|
4 |
А |
||||||||
П р и э т о м |
э л е к т р о н н а я со |
|
|
|
|
|
|
/ ] |
|
|||||||
с т а в л я ю щ а я о б р а т н о г о т о к а № |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
/ А у \ |
|
|||||||||||
к о л л е к т о р а , |
|
к а к |
|
п р а в и л о , |
|
|
|
|
|
k |
||||||
п р и м е р н о |
н а д в а п о р я д к а 8 |
|
|
|
|
Л у ш |
||||||||||
|
У |
4/ |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
б р л ь ш е « д ы р о ч н о й » с о с т а в |
|
|
< |
|
|
é |
% |
|
|
|
||||||
л я ю щ е й . |
|
|
|
|
4 |
/ |
О |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
И з м е н е н и я в е л и ч и н D n , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|||||
D r , L n и L p в д и а п а з о н е о |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
т е м п е р а т у р д о + 1 0 0 ° С н е |
20 30 |
W |
|
SO |
SO С |
|||||||||||
зн а ч и т е л ь н о в л и я ю т н а о б |
Рис. |
1-12. |
Зависимость |
|
обрат |
|||||||||||
р а т н ы й |
то к |
к о л л е к т о р а . |
|
|||||||||||||
ного |
тока |
коллектора |
плоско |
|||||||||||||
|
У м е н ь ш е н и е |
|
в е л и ч и н ы |
стных |
транзисторов |
от |
темпе |
|||||||||
/«on |
м о ж е т |
б ы т ь |
д о с т и гн у т о |
ратуры. |
|
|
2 — П19, |
|
П408- |
|||||||
з а |
сч ет |
у в е л и ч е н и я |
п р о в о д и |
/ —П4. П8-ПМ; |
|
|||||||||||
П411, П13-П16; 3 — П401—П408; 4 - |
||||||||||||||||
м о сти |
к о л л е к т о р а . |
В м е с т е |
П101-П106; |
5 —П201 |
(в |
зоне 80% |
||||||||||
с те м э т о п р и в о д и т к то м у , |
разброса). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
что |
о б р а т н ы й |
то к |
к о л л е к т о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р а с т а н о в и т с я б о л е е ч у в с т в и т е л ь н ы м к к о л е б а н и я м т е м п е р а т у р ы и р е ж и м а п и т а н и я . Е с л и ж е с д е л а т ь п р о в о д и м о ст ь к о л л е к т о р а н а м н о г о н и ж е п р о в о д и м о с ти б а зы , то п о с л е д н и й н е д о с т а т о к в к а к о й -т о м е р е о с л а б л я е т с я . П о э т о м у п р и к о н с т р у и р о в а н и и т р а н з и с т о р о в с т р е м я т с я н а й т и к о м п р о м и с с н о е р еш ен и е, о д н а к о ни п р и к а к и х у с л о в и я х н е у д а е т с я с д е л а т ь гно с к о л ь у го д н о м а л ы м и н е з а в и с и м ы м о т т е м п е р а т у р ы .
О т с ю д а , в ч а с т н о с т и , с л е д у е т , ч то т е м п е р а т у р н а я с т а б и л и з а ц и я н е и з б е ж н о д о л ж н а с о п у т с т в о в а т ь у с т р о й с т в а м н а 'п о л у п р о в о д н и к о в ы х п р и б о р а х . П р и м е н е н и е к р е м н и я н е у с т р а н я е т н е о б х о д и м о с ти т е м п е р а т у р н о й с т а б и л и з а ц и и , х о т я и п о з в о л я е т о б е сп е ч и ть с н и ж е н и е а б с о л ю т н о й ве л и ч и н ы iKо и р а с ш и р и т ь д и а п а з о н р а б о чи х т е м п е р а т у р . Э то о б у с л о в л е н о те м , ч то о т н о с и т е л ь н ы е и зм е н е н и я о б р а т н о г о т о к а к о л л е к т о р а к р е м н и ев ы х т р а н з и с т о р о в и м ею т п р и м е р н о т а к о й ж е х а р а к т е р , к а к и у г е р м а н и е в ы х т р а н з и с т о р о в .
Н а р и с . 1-12 п р и вед ен а зав и си м о сть Л{о*/Ас020 *С— <РГ (О д л я н екоторы х ти п ов т р а н зи с т о р о в , вы пускаем ы х о т е ч е с т венной пром ы ш лен н остью .
Н е с м о т р я н а с у щ е с т в е н н о е р а з л и ч и е и х п о м о щ н о ст и и к о н с тр у к ц и и , х а р а к т е р у к а з а н н о й з а в и с и м о с т и я в л я е тс я д л я вс е х т и п о в п р и м е р н о о д и н а к о в ы м и н а х о д и т с я
в зо н е п р о и зв о д с т в е н н о г о р а з б р о с а |
т р а н з и с т о р о в со |
||||||
с р ед н и м и д а н н ы м и |
[Л . 19]. |
|
|
|
|
|
|
И н тер есн о |
т о , |
ч т о |
о д н о т и п н о с т ь |
зав и с и м о ст е й |
|||
/ко * //ко 20 »с= |
(0 |
с о х р а н я е т с я |
и |
д л я |
крем н и евы х с п л а в |
||
ных тр а н зи с то р о в , |
х о т я а б с о л ю т н о е зн а ч е н и е |
/ к0 20 . с У них |
|||||
прим ерно н а |
п о р я д о к м еньш е, |
чем |
у герм ан и евы х,?гтр ан зи - |
||||
с т о р о в ^ с о о т в е т с г в у ю щ е г о 'к л а с с а . |
|
|
|
Д л я а н а л и з а х а р а к т е р а и зм е н е н и й о б р а т н о г о т о к а
т р а н з и с т о р а и п р а к т и ч е с к и х |
р а с ч е т о в в д и а п а з о н е т е м |
п е р а т у р у д о б н о п о л ь з о в а т ь с я |
ф о р м у л о й |
, |
£ ± . |
|
7 - ^ 2 * - = |
2 " \ |
(1 -29) |
'кО20 »С |
|
|
п олучен н ой п у тем ап п р о кси м ац и и за в и с и м о с т и |
/,<0i / f K0 20 • с == |
|
= <р' (0 ~ д л я * р е а л ь н ы х т р а н зи с т о р о в . |
|
В (1 -2 9 ) Afo — р а з н о с т ь т е м п е р а т у р , п р и к о т о р о й п р о и с х о д и т у д в о е н и е в е л и ч и н ы о б р а т н о г о т о к а к о л л е к т о р а .
И н о г д а у д о б н е е 'п р е д с т а в и т ь р а с с м а т р и в а е м у ю з а в и с и м о с т ь в в и д е
0,3 |
|
|
7 ^ 2 2 - = 10 |
А'° |
(1 -30) |
' кО 20 *С |
|
|
Д л я к р и в ы х , и з о б р а ж е н н ы х |
н а р и с . |
1-12, п р и о р и е н |
т а ц и и н а с р е д н и е д а н н ы е к р у т и з н ы и з м е н е н и я о б р а т н о го т о к а к о л л е к т о р а с т е м п е р а т у р о й А £ о ~ 12 °С , д л я с л у ч а я м а к с и м а л ь н о в о з м о ж н ы х и з м е н е н и й 1 ш А / о « 10 °С , а м и н и м а л ь н о й к р у т и з н е р о с т а 1 ш с о о т в е т с т в у е т А ?о ~ « 1 4 - И 5 ° С .
В ы с о к а я т о ч н о с т ь а п п р о к с и м а ц и и э к с п е р и м е н т а л ь н ы х к р и в ы х п р и t p * 3 0 °С м о ж е т б ы т ь п о л у ч е н а т а к ж е
п р и п о л ь з о в а н и и с л е д у ю щ и м и |
ф о р м у л а м и |
[Л . 92]: |
|
д л я с л у ч а я м а к с и м а л ь н о й к р у т и з н ы и з м е н е н и й / ко |
|||
с т е м п е р а т у р о й |
|
|
|
2 2 , 8 - |
1 . 2 7 Ç + 1 ,9 4 - 10-**а; |
(1 -31) |
|
д л я с л у ч а я м и н и м а л ь н о й к р у т и з н ы |
и з м е н е н и й / но |
||
с т е м п е р а т у р о й |
|
|
|
/« • t//* о 20* с = 8 .4 2 5 — 4 4 ,3 4 • 1 0 “ af + 0 ,7 0 8 - 1 0 ‘ V |
(1 -3 2 ) |
1-2. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРОВ
С т а т и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и т р а н з и с т о р а , в к л ю ч ен н о го по сх е м е с о б щ е й б а зо й , м о гу т б ы т ь р а с с ч и т а н ы по ф о р
м у л а м |
[Л . 37]: |
|
|
|
h |
= А „ [ехр { т и б) — |
1 H - |
А 13 [1 — ехр (— т и к)]; |
(1-33) |
iK — А„, [ех]> ( т и б) — |
1] |
А га [ 1 — ехр (— |
(1-34) |
|
г д е |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-35) |
uo — п а д е н и е н а п р я ж е н и я э м и т т е р — б а з а . |
|
|||
И з |
(1 -3 3 ) и (1 -3 4 ), |
есл и |
у ч и т ы в а т ь , ч то h = k + k , |
м о гу т б ы т ь п о л у ч е н ы с л ед у ю щ и е с о о тн о ш е н и я , с п р а в е д л и в ы е д л я с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к т р а н з и с т о р а ; в к л ю ч е н н о го по с х е м е с о б щ и м э м и т те р о м :
|
к = |
(А и — А а,) [ехр (т и й) |
— 11] + |
|
|
||
|
+ |
(А |3 — А „ ) [ 1 — ехр (— т и я)]; |
|
(1-36) |
|||
1» = |
k |
+ |
(A ss — А ,, |
[ 1 - |
ехр ( - |
т и , ) \ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-37) |
Д л я |
х а р а к те р и с ти к в и д а *к = < р (м к) |
при |
/ э = |
c o n st |
|||
<« = s j j г° + |
I 1 - |
« р |
( - " « . ) ] • |
(1 -38) |
|||
П р и |
норм альной |
тем п ер ату р е (Т 0 = |
2 9 3 °К ) |
п иК> 1 в |
е х р (— я ш к) < 1 .
Э т о с в и д е т е л ь с т в у е т о с р а в н и т е л ь н о с л а б о й з а в и
с и м о сти с т а т и ч е с к и х |
х а р а к т е р и с т и к от н а п р я ж е н и я н а |
к о л л е к т о р е . Д а н н о е |
п о л о ж е н и е п о л н о с тью с п р а в е д л и в о |
д л я т р а н з и с т о р о в , в к л ю ч е н н ы х по сх е м е с о б щ ей б а зо й ,
и о т ч а с т и — д л я т р а н з и с т о р о в , в к л ю ч е н н ы х п о |
с х ем е |
|||||||
с о б щ и м э м и т т е р о м . |
|
|
|
|
|
|
|
|
К о э ф ф и ц и е н т ы А ц , |
A J2, А21 |
и |
А22 |
м о гу т |
б ы т ь |
в ы р а |
||
ж е н ы |
ч е р е з п а р а м е т р ы |
т р а н з и с т о р а |
п у тем |
с р а в н е н и я |
||||
(1 -3 8 ) |
с у р а в н е н и е м / к = а / э 4-/ко- |
|
|
|
|
|||
Д л я с л у ч а я п р я м о г о в к л ю ч е н и я т р а н з и с т о р а |
|
|||||||
|
а — |
A 2|A i j ; |
|
|
|
(1-39) |
||
|
г |
__ д |
Aj2A2l |
|
|
(1-40) |
||
|
'к о --- Л 22 |
' |
А ' > |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Л11 |
|
|
|
a п ри о б ратн ом вклю чении
|
|
|
|
— i |
(1-41) |
|
^обр----^12^22 * |
||||
|
|
||||
|
/ 3п |
А И |
^12^21 |
(1-42) |
|
|
^22 |
||||
|
|
|
|
|
|
г д е |
/ эо— то к э м и т те р а |
п ри |
р азо м к н у то й ц еп и |
к о л л е к то р а : |
|
|
/ 3„ = ^ / „ ~ ( 0 , 6 - ь 0 , 8 ) / и . |
(1-43) |
|||
|
|
||||
И з |
(1-39) — (1-42) с у ч ет о м |
(1-43) |
|
||
|
Л. |
__ао6Р |
|
^кп |
(1-44) |
а1 — аао5р ’
|
|
Л |
__ |
|
аобрЛм^ . |
|
(1-45) |
|||
|
|
|
2---- i' |
' |
„ |
|
* |
|
||
|
|
|
|
1 — ааобр |
|
|
|
|||
д |
__ |
а^эо |
__ |
аобР^ко__ д . |
|
(1-46) |
||||
Л г1— |
1 - а а ^ |
|
1 -а а о в р |
|
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
Л |
|
|
^н0 |
|
|
|
(1 -47) |
|
|
|
22 ~ |
1 _ а а обр * |
|
|
|||||
П о д с т а в и в |
(1 -44) — (1-47) |
в |
(1-36) — (1 -38), |
ПрИ Нк 5 |
||||||
5 * 0 ,1 в п олучим : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
^ |
ао5рЛсо |
|
1 + |
|
ехр {ти6) — i |
|
(1-48) |
||
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
*‘б ~ i |
|
|
1ехР (™иб) — i ] + (1 — |
а обР) | ; (1-49) |
||||||
‘к « |
i - а а 06р |
I 1 + |
а обр [ехр ( т и б) — |
1 ]}. |
(1-50) |
В у р а в н е н и я х (1 -4 8 ) — (1 -5 0 ) с у щ е с т в е н н у ю з а в и с и м о с т ь от т е м п е р а т у р ы и м е ю т / ко и т . О н и в о с н о в н о м и о п р е д е л я ю т с т е п е н ь и з м е н е н и я с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к п р и к о л е б а н и я х т е м п е р а т у р ы п е р е х о д о в т р а н з и с т о р а .
П р и р а с ч е т а х у с и л и т е л ь н ы х у с т р о й с т в н а т р а н з и с т о
р а х ч а щ е |
в с е го и с п о л ь з у ю т с я |
с л е д у ю щ и е с та ги ч еск и е |
|
х а р а к т е р и с т и к и : |
|
|
|
в ы х о д н а я 1 вы х = ф 1 (и вых) |
.при |
17Вх = c o n s t; |
|
п р о х о д н а я *‘в ы х = ф 2 (н вх) |
п р и |
U вы х= c o n s t; |
|
в х о д н а я |
*’в х = Ф з(и Вх) п р и |
С^вых= c o n s t. |
О д н и м и з н а и б о л е е в а ж н ы х п о к а з а т е л е й , о т к о т о р о го в з н а ч и т е л ь н о й м е р е з а в и с и т с т а б и л ь н о с т ь х а р а к т е р и с т и к к а с к а д а , я в л я е т с я к р у т и з н а с та ти ч е с к и х х а
р а к т е р и с т и к . |
|
||
Т а к |
к а к |
к о э ф ф и ц и е н ты A n , А12, A 2i |
и А22 с л а б о з а |
в и с я т от |
«к, |
то и з (1 -3 7 ), (1 -4 4 ) — (1 -4 7 ) |
.вы х о д н ая п р о в о |
д и м о с т ь , о п р е д е л я ю щ а я к р у т и з н у в ы х о д н ы х с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к ,
di
'вых |
да. |
|
|
И з (1 -5 1 ) ви д н о , что к р у т и з н а в ы х о д н ы х с тати ч еск и х |
х а р а к т е р и с т и к и м ее т н е зн а ч и т е л ь н у ю в е л и ч и н у и с л а б о
з а в и с и т от т е м п е р а т у р ы |
М!Г 1К |
|
|
|
|
|||||||||
(о со б е н н о |
п р и |
в к л ю ч ен и и |
------ so С |
|
|
|||||||||
2000 \ |
|
|
||||||||||||
т р а н з и с т о р а |
|
по |
сх е м е с |
------ 20°С |
|
|
||||||||
|
т о |
|
|
|||||||||||
о б щ е й |
б а з о й ) . |
|
|
|
------ -60°с |
|
|
|||||||
|
Т а к , н а п р и м е р , п ри t — |
(600 |
|
|
|
|
||||||||
|
т о |
|
|
I |
|
|||||||||
— |
+ 2 0 ° С , |
|
/ко — 10 |
м к й , |
|
|
|
|||||||
|
(200 |
|
|
|
||||||||||
а = |
0,98, |
а Обр = |
0,8 и |
UK = |
|
|
|
|
||||||
woo |
|
|
|
|
||||||||||
= |
0,1 |
в |
(с а м ы й |
н е б л а г о |
|
|
|
|
||||||
п р и я т н ы й |
с л у ч а й |
п и т а н и я |
800 |
|
|
|
|
|||||||
у с и л и т е л ь н о г о |
|
к а с к а д а ) |
600 |
|
|
|
|
|||||||
с о г л а с н о |
|
(1 -5 1 ) |
З л ы х » |
ш |
|
|
|
|
||||||
« 0 ,6 |
м а1в. |
|
Х а р а к т е р н о , |
200 |
|
|
|
|
||||||
что с |
р о сто м |
ик |
в е л и ч и н а |
|
(О |
20 30 |
ЬО |
SO6 |
||||||
5вы х |
б ы с тр о |
с т р е м и т с я |
|
|||||||||||
Рис. 1-13. Выходные характери |
||||||||||||||
к н е к о то р о й |
о тн о с и т ел ь н о |
|||||||||||||
п о с то я н н о й |
вел и ч и н е . |
|
стики |
транзистора |
П4 в |
схеме |
||||||||
|
с общим |
эмиттером. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В ы с к а з а н н ы е п о л о ж е н и я х о р о ш о п о д т в е р ж д а
ю т с я э к с п е р и м е н т а л ь н ы м и к р и в ы м и , п р и в е д е н н ы м и н а рис. 1-13 и 1-14. К р у т и з н а в ы х о д н ы х с та ти ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р от — 70 д о + 6 0 ° С м о ж е т б ы т ь р а с с ч и т а н а по ф о р м у л е
|
^ВЫХ t |
= |
0 ,8 5 — |
3 1 0 - ’ ( ( |
- 60). |
(1-52) |
|
|
вых 20 °С |
|
|
|
|
|
|
К р у т и з н а п р о х о д н о й с та ти ч е с к о й х а р а к т е р и с т и к и в и |
|||||||
д а 1к =ср2(Иб) |
п ри |
С /„ = c o n s t |
и з (1 -3 4 ) |
с у ч ет о м |
(1 -4 6 ) |
||
|
s . . p |
= ^ |
7 = |
i ^ |
é r i e>:p(” |
“ 'l)- |
(1‘53) |
Д а н н а я ф о р м у л а с п р а в е д л и в а д л я о б л а с т и п е р е н а |
|||||||
п р я ж е н н о г о |
р е ж и м а , |
гд е |
з а в и с и м о с т ь |
£к =ф2(Ы б) |
и м ее т |
||
|
|
|
|
|
|
|
25 |
к р и в о л и н е й н ы й х а р а к т е р [Л . 4]. П р и п е р е х о д е в о б л а с т ь н е д о н а п р я ж е н н о г о р е ж и м а , к о г д а у п о м я н у т а я з а в и с и м о сть и м е е т л и н е й н ы й х а р а к т е р , S np ~ c o n s t.
Н а п р я ж е н и е э м и т т е р — б а з а в то ч к е , с о о т в е т с т в у ю щ е й п е р е х о д у о т п е р е н а п р я ж е н н о г о к н е д о н а п р я ж е н н о м у р е ж и м а м р а б о т ы , д л я м а л о м о щ н ы х г е р м а н и е в ы х т р а н з и -
1о т - п т , о ш |
|
0 |
^Sb/xt |
|
|
|
||
ЛГ—; |
fc- |
№ |
|
|
=> |
|
|
|
п гЬ ^тз-тб |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 6 0 -ь о -2 0 |
0 |
20 |
|
w °с |
|
|
||
Рис. 1-14. Зависимость крутизны вы |
|
|
||||||
ходных статических |
характеристик |
|
|
|||||
плоскостных |
транзисторов |
от |
темпе |
|
|
|||
ратуры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
с то р о в с п л а в н о г о ти п а |
£/б.к.Р~ 0 ,1 7 ч — |
0,2 |
в , |
а д л я |
д и ф |
|||
ф у зи о н н ы х т р а н з и с т о р о в |
[)б .к .р ~ 0,3 ч- 0 ,3 2 |
в |
(р и с . |
1 -1 5 ). |
И з ф о р м у л ы (1 -5 3 ) с л е д у е т , ч то к р у т и з н а п р о х о д н ы х с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к м о ж е т и м е т ь з н а ч и т е л ь н у ю
а б с о л ю т н у ю |
в е л и ч и н у |
|
||||
(п о р я д к а |
н е с к о л ь к и х |
|
||||
со тен |
|
м и л л и а м п е р |
н а |
|
||
в о л ь т ) |
|
и с у щ е с т в е н н о |
|
|||
з а в и с и т |
о т |
т е м п е р а |
|
|||
ту р ы . |
|
|
|
|
|
|
Э т о |
п о д т в е р ж д а е т |
|
||||
ся |
м н о го ч и с л е н н ы м и |
|
||||
о п ы тн ы м и |
д а н н ы м и |
|
||||
[Л . 4, 9, 19, |
91]. |
|
|
|||
И з э к с п е р и м е н т а л ь |
|
|||||
н ы х |
к р и в ы х , |
и з о б р а |
|
|||
ж е н н ы х |
н а |
рис. 1-16, |
Рис. 1-16. Зависимость крутизны |
|||
ви д н о , |
|
ч то |
н а и б о л е е |
проходных статических характери |
||
с и л ь н о |
з а в и с и т |
о т |
т е м |
стик вида /к==<р(ив) от температуры |
||
п е р а т у р ы к р у т и з н а п р о |
при UK=const. |
|||||
|
||||||
х о д н ы х с т а т и ч е с к и х х а |
|
|||||
р а к т е р и с т и к |
|
м о щ н ы х |
|
т р а н з и с т о р о в с п л а в н о г о ти п а (П 2 0 1 ), в м ен ьш ей с те п е н и — м а л о м о щ н ы х т р а н з и с т о р о в с п л а в н о го и д и ф ф у з и о н н о го т и п о в (П 1 3 — П 1 6 , П 4 0 2 , П 4Т 0) и с л а б о м а л о м о щ н ы х к р е м н и е в ы х т р а н з и с т о р о в (П 1 0 2 ).
П у т е м а п п р о к с и м а ц и и э к с п е р и м е н т а л ь н ы х к р и в ы х ,
и з о б р а ж е н н ы х |
н а |
ри с. 1-16, в |
и н т е р в а л е т е м п е р а т у р от |
||
— 70 д о + 6 0 °С п о л у ч ен ы с л е д у ю щ и е со о тн о ш ен и я : |
|||||
д л я м о щ н ы х с п л а в н ы х т р а н з и с т о р о в |
|
||||
ф * - * |
■== 0 ,7 — 7,12* 1 0 - 3 (t — 60); |
(1-54) |
|||
^пр 20 °С |
|
|
|
|
|
д л я м алом ощ ны х |
сплавны х |
и диф ф узионны х |
герм ание |
||
вых тр а н зи с т о р о в |
|
|
|
|
|
Лпр20 *С |
= |
0 ,8 6 — 3 ,8 5 - 1 0 - 3 (t — 60); |
(1-55) |
||
|
|
|
|
||
д л я м алом ощ ны х |
крем ниевы х тр ан зи сто р о в |
|
|||
сft |
|
|
|
|
|
- с |
п-р^ ~ = |
0 ,9 2 — 2 ,1 5 • 10 " 3 (t — 60). |
(1-56) |
||
*пр 20 *С |
|
|
|
|
|
З а в и с и м о с т ь к р у т и зн ы в х о д н ы х с т а т и ч е с к и х х а р а к |
|||||
т е р и с т и к о т |
т е м п е р а т у р ы |
о п р е д е л я е т с я и зм ен ен и ем |
в х о д н о й п р о в о д и м о с т и т р а н з и с т о р а , т а к к а к d i e / d u ^ S m ,
27
и м о ж е т б ы т ь а п п р о к с и м и р о в а н а в ы р а ж е н и е м |
в и д а |
|
[Л . 92] |
|
|
О |
~ |
|
°вх 20 °С |
|
|
** 1 + С 2Д/г + 2 (0 ,4 -|-5 -1 0 -* Д ^ )(0 ,7 2 + 3 , Ы 0 - 3Д ^) |
' |
Д л я в о з м о ж н о с т и п о с т р о е н и я с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к п р и т е м п е р а т у р е , о т л и ч а ю щ е й с я о т н о р м а л ь н о й ,
к р о м е з н а ч е н и й 5 ВЫХ*, |
5 ПР( и S nxt, н е о б х о д и м о |
т а к ж е |
з н а т ь т е м п е р а т у р н у ю |
з а в и с и м о с т ь н а п р я ж е н и я |
э м и т |
т е р — б а з а . |
|
|
С о г л а с н о э к с п е р и м е н т а л ь н ы м д а н н ы м э т а з а в и с и
м о сть |
п р а к т и ч е с к и л и н е й н а , п р и ч е м д л я |
т р а н з и с т о р о в |
ти п о в |
П 1 3 — П 1 6 , П 101 и П 1 0 3 к р у т и з н а |
и з м е н е н и я н а- |
Рис. 1-17. Зависимость напряжения |
эмиттер — |
|
||||
база плоскостных транзисторов |
от |
темпера |
|
|||
туры. |
|
|
|
|
|
|
п р я ж е н и я |
э м и т т е р — б а з а |
с |
т е м п е р а т у р о й |
у « ( 2 ч - |
||
2 ,5 ) м в Г С |
[Л . 59]. |
|
|
|
|
|
Д л я и н т е р в а л а т е м п е р а т у р ± 8 0 °С а п п р о к с и м а ц и я |
||||||
э к с п е р и м е н т а л ь н ы х к р и в ы х н а р и с . 1-17 д а е т : |
|
|||||
|
“6t ■« |
b — |
— |
|
|
(1 -58) |
|
U6 20 °С |
|
|
|
|
|
Д л я т р а н з и с т о р о в П 1 3 — П 1 6 |
|
0 ,3 2 и f t ~ l l , 3 * 1 0 -3 , |
д л я д и ф ф у з и о н н ы х т р а н з и с т о р о в b « 0 ,6 2 и п ~ 6 ,4 - 1 0~ 3, а д л я м а л о м о щ н ы х к р е м н и е в ы х т р а н з и с т о р о в т и п а П 1 0 2 ô ~ 0 ,7 8 и п ~ 3 ,6 7 - 1 0 " 3.
П е р е с ч е т с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к к л ю б о й з а д а н н ой т е м п е р а т у р е п р и и зв е с тн о й с та ти ч е с к о й х а р а к т е р и с ти к е д л я т е м п е р а т у р ы + 2 0 ° С м о ж е т б ы ть п р о и зв ед ен с л е д у ю щ и м о б р а з о м [Л . 92]:
а ) д л я з а д а н н ы х п р е д е л ь н ы х т е м п е р а т у р р а б о ч е го д и а п а з о н а п о п р и в е д е н н ы м в ы ш е ф о р м у л а м и ли г р а ф и к а м о п р е д е л я ю т с я 5 Вых<, S npt и а т а к ж е Д«б*;
б) н а р а с ст о я н и и &иб1 = Щ г — н б20.с от рабочей точки ,
в ы б р а н н о й н а с о о т в е т с т в у ю щ е й с та ти ч е с к о й х а р а к т е р и с ти к е , и зм е р е н н о й п ри т е м п е р а т у р е + 2 0 ° С , п о д у гл о м
5 вы х ь |
и ли S Bxt п р о в о д я т с я н о вы е с т а т и ч е с к и е х а р а к |
т е р и с т и к и . |
|
Т а к к а к к р у т и з н а с т а ти ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к т р а н з и с т о р а не о с т а е т с я п о с то я н н о й п ри к о л е б а н и я х т е м п е р а ту р ы п е р е х о д о в , то ж е с т к а я с т а б и л и з а ц и я р а б о ч е й точки не о б е с п е ч и в а е т п о д д е р ж а н и я п о с то я н с тв а п а р а м е т р о в у с и л и т е л ь н о г о к а с к а д а и, в ч астн о сти , его к о эф ф и ц и е н та у с и л е н и я . Д а н н о е п о л о ж е н и е п о д ч е р к и в а е т с я в р я д е
и с с л е д о в а н и й |
[Л . |
39, |
42] и б у д е т б о л е е |
п о д р о б н о р а с |
||
с м о т р е н о |
п ри |
о ц е н к е |
р а зл и ч н ы х |
м ето д о в |
с та б и л и за ц и и |
|
р а б о ч е г о |
р е ж и м а |
н а п о с то я н н о м |
токе. |
|
1-3. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ ТРАНЗИСТОРОВ
С о б с т в е н н ы е ш у м ы т р а н з и с т о р о в х а р а к т е р и з у ю т с я с р а в
н и т е л ь н о |
в ы с о к и м и у р о в н я м и , ч то су щ еств ен н о о г р а н и |
ч и в а е т |
о б л а с т ь п р и м ен е н и я п р и б о р о в д а н н о го ти п а |
в у с т р о й с т в а х , п р е д н а з н а ч е н н ы х д л я у с и л ен и я с л а б ы х с и г н а л о в . П о э т о м у и зу ч ен и ю ф и зи ч еск о й п р и р о д ы ш у м о в т р а н з и с т о р о в и р а з р а б о т к е м ет о д о в их о с л а б л е н и я у д е
л я е т с я б о л ь ш о е в |
н и м а н и е [Л . 6, 7, 10, |
23, 31 — 37]. |
|
П о ф о р м е с п е к т р а ш у м ы т р а н зи с т о р о в и м ею т сх о д |
|||
ств о с ш у м а м и |
э л е к т р о н н ы х л а м п , н о |
су щ е ств е н н о о т л и |
|
ч а ю т с я о т н и х по ф и зи ч е с к о й п р и р о д е . |
|||
Р а з л и ч а ю т |
с л е д у ю щ и е к о м п о н ен ты |
со б ств ен н ы х ш у |
|
м о в т р а н з и с т о р о в : |
|
п о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы к о л л е к т о р н о г о и эм и т те р - н о го п е р е х о д о в ;
ш у м ы д р о б о в о г о э ф ф е к т а в к о л л е к т о р н о м и э м и т те р - н ом п е р е х о д а х ;
ш у м ы т е р м и ч е с к о го п р о и с х о ж д е н и я ; ш у м ы , о б у с л о в л е н н ы е р а з д е л е н и е м т о к а э м и т т е р а на
к о л л е к т о р н ы й и б а з о в ы й токи .
С р е д н е е з н а ч е н и е н а п р я ж е н и я п о л у п р о в о д н и к о в ы х ш у м о в к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а м о ж е т б ы т ь о п р е д е л е н о
по ф о р м у л е [Л . 10, 92] |
|
1/ x U V t y , |
(1 -59) |
г д е A / = fB — f H — п о л о са р аб о ч и х ч а с т о т ; /„ и / и — с о
о тв е тс тв ен н о |
вер х н яя |
и |
н и ж н яя гр ан и ч н ы е ч а с т о т ы рабо - |
чей п олосы ; |
f |
__f |
— с р е д н я я ч а с т о т а п о л о сы р а |
/ ср = ^ |
^ j " |
б о ч и х ч а с т о т ; к — к о э ф ф и ц и е н т , х а р а к т е р и з у ю щ и й м а т е
р и а л п о л у п р о в о д н и к а ; \P i и |
Ч;2 — п о с т о я н н ы е к о э ф ф и |
ц и ен ты , п р и ч ем Ч г1 = 1,2— 1,8, |
а 'F 2= l — 2. |
И з (1 -5 9 ) в и д н о , ч то п о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы и з м е н я ю т с я о б р а т н о п р о п о р ц и о н а л ь н о ч а с т о т е . И с с л е д о в а н и я п о к а з ы в а ю т , ч то ш у м ы д а н н о г о в и д а н а и б о л е е о щ у ти м ы в о б л а с т и н и з к и х и с р е д н и х ч а с т о т , гд е он и зн ачи -- т е л ь н о п р е о б л а д а ю т н а д д р о б о в ы м и ш у м а м и .
С о с т а в и в н а о с н о в е (1 -5 9 ) у р а в н е н и я д л я н о р м а л ь н о й т е м п е р а т у р ы и т е м п е р а т у р ы , о т л и ч а ю щ е й с я о т н о р
м а л ь н о й , и п о л о ж и в , ч то |
U H, |
/ Ср, А / и к |
о т т е м п е р а т у р ы |
н е з а в и с я т , с у ч ет о м (1 -7 а ) п о л у ч и м : |
|
||
- « |
(1 + |
с х А 0 °* ет\ |
(1 -60) |
^п .кго -с |
|
|
|
Н а р и с . 1-18 п р и в е д е н а з а в и с и м о с т ь п о л у п р о в о д н и к о в ы х ш у м о в к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а о т т е м п е р а т у р ы , р а с с ч и т а н н а я п о ф о р м у л е (1 -6 0 ) . Н е т р у д н о в и д е т ь , что п р и Ч г= 2 у к а з а н н а я з а в и с и м о с т ь п о л н о с т ь ю с о в п а д а е т с п р и в е д е н н о й н а р и с . 1-2, а п р и ^ 2 = 1 у м е н ь ш е н и е н а п р я ж е н и я ш у м о в п р и t < — 2 0 °С и £ > + 2 0 ° С п р о и с х о д и т б о л е е п л а в н о . И н т е р е с н о то , ч то ж е с т к а я с т а б и л и з а ц и я р а б о ч е й то ч к и (U K= c o n s t ) м о ж е т п р и в е с т и к н е к о т о р о м у у в е л и ч е н и ю ш у м о в р а с с м а т р и в а е м о г о в и д а в о б л а с т и п о л о ж и т е л ь н ы х т е м п е р а т у р п о с р а в н е н и ю со с л у ч а е м , к о г д а с т а б и л и з а ц и я р е ж и м а п и т а н и я о т с у т с т в у е т ( и з в е с т н о , ч т о . с р о с т о м т е м п е р а т у р ы U K н о р м а л ь н о п р о я в л я е т т е н д е н ц и ю к у м е н ь ш е н и ю ) .
П о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы э м и т т е р н о г о п е р е х о д а
т р а н з и с т о р а п р и м е р н о н а |
д в а п о р я д к а м е н ь ш е ш у м о в |
к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а и |
п о э т о м у п р и и н ж е н е р н ы х р а с |
ч ё т а х о б ы ч н о н е у ч и т ы в а ю т с я .