Elektronikawzad41

w. Ciążytulu - fcLtKTKONIKA W ZADANIACH Cięit 2: Analiza wpływu anim lemptralui)' iu pr*oę układów półprzew&dttikowydl

CZĘŚĆ 2. ANALIZA WPŁYWU ZMIAN TEMPERATURY

NA PRACĘ UKŁADÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

WPROWADZENIE

\V zadaniach tej części zbioru po obliczeniu wartości stałych prądów i napięć w układzie następuje analiza wpływu zmian temperatury na te wartości, tj. na położenie „punktów pracy” przyrządów półprzewodnikowych. W rozpatrywanych temperaturach nie przekraczających 100 ‘C możliwe jest przyjęcie pewnych założeń na temat zachowania się elementów przy zmieniającej się temperaturze, upraszczających rozważania a mimo to prowadzących do wartościowych wyników.

Dla elementów rezystancyjnych zakładamy, że przy zmianach temperatury T wokół wartości To rezystancja zmienia się liniowo wokół wartości Rto zgodnie z zależnością: =*ro[i+<x(r-r₀)] iW2.J)

gdzie prz.cz a oznaczono temperaturowy współczynnik rezystancji (TWR):

R_T-R_r

(W2.2)

Rro(T-T«) "

który jest podawany w katalogu przez producenta i jest zależny od zastosowanej technologii wytwarzania i typu elementu. Dla zwykłych tanich rezystorów współczynnik TWR ma wartości rzędu kilkuset ppm/K a jego znak może być zarówno dodatni jak i ujemny. Przykładowo policzmy, że dla rezystora o wartości a= 200ppm/K zmiana wartości rezystancji odpowiadająca zmianie temperatury o 50 K wyniesie:

200-10~ K

50 K = 10 = I

-a-AT =

Dla wysokostabilnych rezystorów specjalnych TWR może mieć wartość 5 ppm / K lub lepszą. Jak widać nie popełnimy zbyt dużego błędu, jeśli dla przyrostów temperatury rzędu kilkudziesięciu stopni przyjmiemy, że wartość rezystancji pozostaje bez zmian. Jest to założenie tym bardziej usprawiedliwione, że wpływ' temperaturowych zmian parametrów' półprzewodnikowych okaże się znacznie silniejszy.

Osobną grupę elementów rezystancyjnych stanowią termistory. wykorzystywane jako czujniki temperatury albo elementy' kompensujące wpływ temperatury' na inne elementy układu elektronicznego. W tym przypadku producent celowo uzyskuje TWR nawet o dwa rzędy większy, czyli osiąga wartości rzędu pojedynczych %/ K. Zależnie od znaku TWR rozróżniamy termistory o dodatnim TWR. zwane termistorami PTC (ang. positive temperaturę coefficient) i termistory o ujemnym TWR. zwane termistorami NTC (ang. negative temperaturę coefficient). Dysponując termistorem o określonej wartości TWR możemy przez dołączanie szeregowo i równolegle zwykłych rezystorów uzyskać element rezystancyjny o pożądanej wartości rezystancji w temperaturze początkowej i potrzebnej np. w celu skompensowania innych wpływów wartości TWR (ale tylko o mniejszej niż termislor wartości bezwzględnej). Np. łącząc szeregowo termistor NTC o wartości współczynnika TWR a = -4%/K i rezystancji /?•/? = 1 k£l, oraz rezystor I kft uzyskujemy element o rezystancji początkowej 2 kśl i współczynniku a = - 2 % IK.

*' Ippm (ang. pan per milłion) =10