4.9. Влияние температуры и проникающей радиации на характеристики и параметры транзисторов.

Изменение температуры транзистора может происходить как вследствие изменения температуры окружающей среды, так и в результате нагрева транзистора протекающими токами. При этом изменяются физические свойства полупроводников и прежде всего собственная проводимость, что приводит к температурному дрейфу параметров и характеристик транзисторов.

Характер температурных изменений тока параметров Т-образной эквивалентной схемы транзистора ( , , , ) приведен на Рис.4.25

Рис.4.25

Причины изменения и количественные изменения тока примерно те же, что и обратного тока p-n перехода, т.е. ток удваивается на каждые приращения температуры.

Коэффициент усиления возрастает с ростом температуры, главным образом, вследствие увеличения времени жизни неосновных носителей в базе , а следовательно, и средней длины диффузии L. При этом уменьшается вероятность рекомбинаций дырок электронов в базе.

Однако рост этот невелик и обычно составляет 0, 03…0,05% на каждый градус. Значительно изменяется коэффициент . Можно показать, что в том же диапазоне температур коэффициент может изменяться в 2…3 раза и более, особенно для кремниевых транзисторов.

В диапазоне отрицательных температур сопротивление коллектора с ростом температуры увеличиваются за счет в основном, увеличения времени жизни неосновных носителей. Однако при комнатных температурах и выше, сопротивления уменьшается за счет увеличения токов утечки и ударной ионизации в коллекторном переходе (при больших напряжениях ).

Объемное сопротивление изменяется с температурой поскольку меняется удельное сопротивление примесного полупроводника. В области отрицательных температур, при которых не происходит тепловая генерация свободных зарядов, нагрев транзистора вызывает увеличение . В диапазоне от и выше, сопротивление в германиевых транзисторах уменьшается, поскольку примесный полупроводник постепенно переходит в собственный (в кремниевых транзисторах, более устойчивых к воздействию тепла, сопротивление продолжает расти).

Сопротивление , как сопротивление p-n перехода, изменяется вследствие изменения температурного коэффициента .

Перечисленные выше факторы приводят к температурному дрейфу статических характеристик транзистора.

В транзисторах, включенных по схеме дрейф выходных характеристик, описываемых уравнением , незначителен (Рис. ), так как коэффициент изменяется мало, а ток несмотря на большие изменения его, обычно на несколько порядков меньше тока .

Рис.4.26

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ, описываемые уравнением , изменяются весьма существенно (Рис.4.27)

Рис.4.27

Это обусловлено изменением как тока , который входит в выражение для характеристики совместно с компонентом (1+ )>>1, так и изменением коэффициента , причем вторая причина является определяющей, особенно для кремниевых транзисторов.

Температурный дрейф входных характеристик транзисторов, включенных как по схеме ОБ, так и по схеме ОЭ, примерно одинаков (Рис.4.28).

Рис.4.28

Обусловлен он теми же причинами, что и дрейф характеристик p-n- перехода (диода). Сдвиг входных характеристик происходит примерно на 2мВ на каждый градус изменения температуры.

Таким образом, транзистор, включенный по схеме с ОБ более устойчив к температурным изменениям, чем транзистор, включенный по схеме с ОЭ.

Основными видами радиоактивного излучения являются гамма-лучи, поток нейтронов и световое излучение.

Под действием потока - лучей с уровнями порядка р/с происходит ионизация атомов что приводит к резкому возрастанию обратных токов и потере выпрямительных свойств p-n переходов которые восстанавливаются в течении 50-300 мс после прекращения действия - лучей (в зависимости от интенсивности радиации и типа прибора).

При облучении полупроводника потоком нейтронов с уровнями нейтрон/ происходит разрушение кристаллической решетки полупроводника, что приводит к полной потери работоспособности прибора.

Металлический корпус практически полностью защищает транзистор от воздействия светового излучения и в некоторой степени от воздействия - лучей. От воздействия же потока нейтронов тонкий металлический корпус практически не защищает, поэтому для защиты от воздействий радиации должны приниматься дополнительные меры.