Питание цепи базы транзистора по схеме с фиксированным напряжением базы

Рассмотрим каскад с питанием цепи базы транзистора по схеме с фиксированным напряжением базы (рис. 9.18) и со­ответствующий ей делитель напряжения базы (рис. 9.18).

Рис. 9.18. Схема с фиксированным напряжением базы

В данном случае делитель напряжения состоит из резистора R_б' и R_б", включенного параллельно сопротив­лению эмиттерного перехода r_э.

Напряжение источника питания коллектора транзис­тора Е_к разделено делителем напряжения на два напря­жения U_Rб' и U_Rб":

Напряжение U_Rб' можно найти по формуле:

U_Rб’’ = (I_б0 + I_д) R_б’’,

где I_д - это ток, проходящий через делитель напря­жжения, I_б0 – обратный ток базы.

Напряжение U_Rб" представляет собой напряжение база-эмиттер транзистора U_бэ. Ввиду того, что ток, протекающий через делитель напряжения, от 3 до 5 раз больше обратного тока I_б0 и напряжение база-эмиттер транзистора находится как

U_бэ = I_дR_б".

Напряжение база-эмиттер U_бэ находится из входной характеристики транзистора по заданному току базы.

Напряжение источника питания можно вычислить согласно выражению:

Е_к = U_Rб' + U_бэ = I_дR_б' + U_бэ,

из этой формулы сопротивление резистора R_б' равно:

R_б’ = (Е_к - U_бэ)/I_д.

Ввиду того, что напряжение источника питания Е_к намного больше напряжения база-эмиттер транзистора U_бэ, справедливо упростить предыдущую формулу и записать ее так:

R_б’ ≈ Е_к /I_д.

Каскад, выполненный по схеме с фиксированным напря­жением на базе транзистора, при изменении температуры окружающей среды работает устойчивее, чем каскад, вы­полненный по схеме с фиксированным током базы, однако для успешной работы каскада необходима температурная стабилизация, или термостабилизация.

Термостабилизация рабочей точки при помощи терморезистора и полупроводникового диода

При нагревании полупроводникового кристалла транзистора рабочая точка смещается по нагрузочной прямой, что приводит к увеличению коллекторного тока I_к и уменьшению напряжения коллектор-эмиттер тран­зистора U_кэ (рис. 9.19), что равносильно приоткрыванию транзистора.

Рис. 9.19. Нагрузочная прямая

Поэтому основной задачей температурной стабили­зации является синхронное с увеличением температуры закрывание эмиттерного перехода транзистора, что можно достичь, используя терморезистор (рис. 9.20).

Рис. 9.20. Термостабилизация при помощи терморезистора

При повышении температуры сопротивление терморе­зистора уменьшается, что приводит к общему уменьше­нию сопротивлений включенных в параллель резисторов R_б" и R_t. За счет этого напряжение база-эмиттер транзистора U_бэ будет уменьшаться, и рабочая точка сохранит свое положение на нагрузочной прямой. Аналогичным образом происходит термостабилизация рабочей точки при использовании полупроводникового диода (рис. 9.21).

Рис. 9.21. Термостабилизация при помощи диода

При увеличении температуры сопротивление диода в обратном включении будет уменьшаться за счет увеличения обратного тока диода. Общее сопротивление включенных па­раллельно резистора R_б" и диода VD₁ будет уменьшаться, что приведет к уменьшению напряжения база-эмиттер U_бэ, транзистор подзапирается и рабочая точка сохраняет свое положение.

Недостатком усилительных каскадов с терморезис­тором и полупроводниковым диодом является то, что и терморезистор, и полупроводниковый диод должны подбираться по температурным свойствам для каждого конкретного транзистора, что не технологично.