2.2.1. Причины нестабильности
Главной и основной причиной нестабильности рабочей точки является непостоянство температуры окружающей среды.
Транзистор – это твердое тело и он находится в прямом контакте с температурой окружающей среды, которая влияет на стабильность рабочей точки.
Если температура повышается любым образом, то выделяется джоулево тепло, а если температура возрастает, то ток тоже возрастает, который ведет в свою очередь к возрастанию температуры полупроводникового прибора, что приводит к тепловому пробою, то есть происходит оплавление переходов и транзистор выходит из строя.
Уход рабочей точки
из
своего начального положения имеет, по
меньшей мере, четыре составляющих
Разберем эти составляющие.
–
обязана температурной зависимости
обратного тока
–
перехода.
–
только лишь тепловая составляющая
обратного тока.
В справочниках он не указывается, но составляет 10% от обратного тока, указанного в справочнике.
–
изменение тока базы, если его помножить
на статический коэффициент передачи
тока базы
,
то получим ток коллектора.
–
в общем случае это разность температур
между
нагретого
–
перехода и комнатной температурой
.
,
где
–
тепловое сопротивление, пс – означает
переход-среда.
Это тепловое
сопротивление имеет размерность:
или
.
–
мощность, которая выделяется на переходе,
за счет протекания тока
и
приложенного напряжения
.
–
обязана температурной зависимости
.
–
статический коэффициент передачи тока
базы.
Коэффициент
–
это коэффициент, показывающий как
повышается ток за счет изменения
.
–
обязана температурному сдвигу входных
характеристик транзистора.
Изменение температуры
на
приводит
к сдвигу входных характеристик и, поэтому
если поддерживать на базе прежнее
напряжение смещения, то рабочая точка
сместится вверх. Таким образом чтобы
оставить
прежним
нужно уменьшить напряжение на
.
–
полное сопротивление в базовой цепи.
–
входное сопротивление транзистора.
–
это уход рабочей точки, вызванный
технологическим разбросом параметров
транзистора и
,
это не тепловая составляющая.
Итог: просуммировав все четыре составляющие, мы получаем величину ухода рабочей точки. Нельзя, чтобы РТ двигалась, следовательно, ее нужно стабилизировать.
Стабилизацию РТ можно осуществлять различными способами. Наиболее распространенным является способ стабилизации РТ с помощью отрицательной обратной связи (ООС).
Меньшее распространение получили способы термокомпенсации. В сложных же устройствах, в особенности в составе интегральных микросхем, стабилизацию осуществляют с помощью генератора стабильного тока (ГСТ).
2.2.2. Схема эмиттерной стабилизации рабочей точки
На основе логических
рассуждений, управлять током коллектора
можно, изменяя напряжение смещения,
т.к.
.
Если предположить,
что температура увеличивается, токи
растут, увеличивается падение напряжения
на
резисторе
и
если
,
остается только уменьшение
уменьшая
количество носителей, проходящих через
барьер.
С точки зрения теории обратной связи (ОС) схема эмиттерной стабилизации РТ – это есть схема с активной отрицательной обратной связью (ООС) по току.
Свойство же ООС по
току – стабилизировать ток. Эффективность
стабилизации тока покоя коллектора
,
определяется глубиной ОС
,
которая может быть вычислена по формуле:
Таким образом, если ток покоя получил , то после введения эмиттерной стабилизации.
