ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАБОТУ ТРАНЗИСТОРА

Транзисторы, работающие в аппа­ратуре, нагреваются от окружающей среды, от внешних источников теплоты, например от расположенных рядом на­гретых' деталей, и от токов, протекающих через сам транзистор. Изменение температуры оказывает значительное влияние на работу полупроводниковых приборов. При повышении температуры увеличивается проводимость полупроводников и токи в них возрастают В § 3.3 было показано, что особенно сильно растет с повышением темпе­ратуры обратный ток п — р-перехода. У транзисторов таким током является начальный ток коллектора. Возрастание этого тока приводит к изменению характеристик транзистора. Это удобно проследить на выходных характеристиках, изображенных для схем ОБ и ОЭ на рис. 6.4.при включении по схеме ОБ характеристики незначительно поднялись. По­казанная на том же рисунке рабочая точка Т немного переместилась и заняла положение Т₁ а новый рабочий участок А₁Б₁ мало отличается от участ­ка АБ. Следовательно, усиление почти не изменится. Таким образом, схема ОБ является темлературостабильной. Даже при нагреве на десятки градусов

Для наглядности рассмотрим числовой пример, относящийся к германиевому транзистору, у которого β = 100 и i_к0 = 2 мкА при 20 °С. Пусть транзистор включен по схеме ОБ и нагрелся до 70°С, т.е. на 50°С. Так как для гер­мания обратный ток п - р-перехода возрастает примерно в 2 раза при нагреве на каждые 10°С, то в данном случае ток i_K0 должен увеличиться в 2⁵ раз, т. е. в 32 раза. При t = 70°С он будет составлять 64 мкА, т. е. возрастет на 62 мкА. Если считать приближенно, что коэффициент, а не зависит от температуры, то из равенства i_к = αi_э + i_K0 сле­дует, что при i_э = const ток коллектора возрастет также на 62 мкА. Поскольку i_k составляет единицы миллиампер, то такое увеличение незначительно изменит режим работы транзистора.

На рис. 6.4 показаны сплошными линиями характеристики при t = 20 ^СС и штриховыми — при t = 70 °С. Как видно, режим работы транзистора в данной схеме изменяется мало, и в этом заключается ее важное достоинство.

Совсем иное получается при работе транзистора в схеме ОЭ. Начальным током для этой схемы является сквозной ток i_к-э0, который приблизительно в β раз больше тока i_к0. В нашем примере I_к-э0 ≈ βi_ко = 100*2 = 200 мкА при 20 °С. При нагреве до 70 °С этот ток возрастает в 32 раза и будет составлять 6400 мкА, или 6,4 мА, т. е. увеличится на 6,2 мА. Из равенства I_к ≈ βi_б+ i_к-э0 видно, что при i₆ = const и β=const ток коллектора также возрастет — настолько, насколько увеличится ток i_к-э0 (в нашем примере на 6,2 мА). Ясно, что при таком сильном изменении тока выходные характеристи­ки резко изменяют свое положение (рис. 6.4,6). Рабочая точка и рабочий участок АБ при таком нагреве переме­щаются в положение T1 и А₁Б₁ и режим усиления совершенно нарушается. В дан­ном случае, который, конечно, является лишь примером, часть рабочего участка А₁Т₁ резко уменьшилась, а часть B₁T₁ стала ничтожно малой. Усиление резко уменьшится, и работа усилительного каскада будет происходить с большими нелинейными искажениями, так как поло­жительная полуволна входного тока почти не усиливается. Если не осуществить температурной стабилизации, о ко­торой было рассказано в § 4.5, то усиление в схеме ОЭ при нагреве может стать совершенно неудовлетворительным.

Как видно, схема ОЭ обладает низкой температурной стабильностью и весьма сильно изменяет свои свойства при повышении температуры, что являет­ся ее существенным недостатком по сравнению со схемой ОБ.

Следует подчеркнуть, что при изменении температуры изменяются не толь­ко характеристики, но и все параметры транзистора. Так, например, при постоян­стве токов ft-параметры для схемы ОЭ с увеличением температуры несколько возрастают. Изменение параметров в большей степени происходит в схеме ОЭ, а в схеме ОБ параметры более стабильны. Для обеспечения постоянства режима служит температурная стабилизация, но она не может полностью устранить изменение параметров тразистора.