Elektronikawzad47

w. Cioski ni.EKTRONIKA W ZADANIACH

Oęść 2: AiiaJisi wpływu rminn ICTtpCfHuy aa pracę układów półprzewodnikowych

4 = (fi+l)(h+lcBo) - 51 • 0,648 mA = 33,1 mA;

4 • Rf. = 33.1 mA • 0,1 kft = 3,31 V Poszukiwana wartość napięcia Uce wynosi:

Uce = Ecc - h Re - Ic Rc= (10 - 3.31 - 3,24) V = 3,45 V Tranzystor w temperaturze To znajduje się zatem w stanic aktywnym. Uwzględnienie prądów zerowych skomplikowało (w porównaniu z identycznym' układem rozpatrywanym w zadaniu 1.2) nasze zależności, ale praktycznie nie wpłynęło na uzyskane wyniki. Jest to typowe dła tranzystorów krzemowych, w których prądy zerowe w temperaturach zbliżonych do pokojowej są bardzo małe.

Ad 2. W temperaturze T, = 330 K (57 ^CC):

-    spadek napięcia U be wykaże ujemny przyrost AUrr = - 30 K • 2.5 mV / K, czyli wyniesie

U be = 600 mV - 75 mV = 525 mV

-    prąd zerowy (podwajający się przy wzroście temperatury co 7,5 K) osiągnie

wartość:

330-300

4v»(m *30) ⁼    000)    ~ 2 • /cac<'joo) = 16 • 0,1 pA = 1,6 pA

-    współczynnik wzmocnienia prądowego /3 przy wzroście temperatury o 30 K wzrośnie o 30% swojej wartości początkowej czyli o 15, a wiec wyniesie

= fim + 40 =50+ 15 = 65.

Podstawiając tc nowe wartości do wyrażenia (2.2.1) na prąd bazv otrzymamy:

•    **+(/? +O*.

_ 10V-0.525 V - (65+ 1)1,610 * A • 100 Q

(9,4 4- 66 • 0,1 )k£2

= 0,591 mA

10 V - 0,525 V - 0,011V 9.464 V

16,0 kfi

(9,4+6,6) k£2

Teraz możemy już obliczyć pozostałe prądy i spadki napięcia w układzie:

Ic =0-/*+ (p + I)Icbo= 65-0.591 mA + 66 • 1,6 pA = 38.4 mA + 0,1 mA = 38.5 mA 4 ■ Rc = 38,5 mA • 0,1 kQ = 3.85 V 4 = (P+DOb+Icso) = 66 • 0,593 mA = 39,1 mA;

4 Re-39,1 mA • 0,1 kLi = 3,91 V Poszukiwana wartość napięcia Uce wynosi:

Oce = E_cc-!_e R_e-Ic-Rc=(\0-3,91 - 3,85) V = 2,24 V Punkt pracy tranzystora uległ w podwyższonej temperaturze zmianie w taki sposób, że prąd kolektora wynoszący 32,4 mA wzrósł o 6,1 mA (tj. o mniej niż 19 %, czyli 0.63 % / K.), a napięcie Uce zmalało o 1,21 V. Siało się tak. mimo żc prąd bazy się zmniejszył.

Ad.3 Wpływ wartości rezystancji Rr. na stałość położenia punktu pracy tranzystora jest przy zastosowaniu tej metody trudny do uchwycenia. Ocena tego wpływu wymagałaby przeprowadzenia wielokrotnych obliczeń w opisany sposób (dla dwu skrajnych temperatur) przy zmieniającej się wartości Rr- Dlatego oceny tej dokonamy (patrz rozwiązanie 2 poniżej) wykorzystując ogólniejsze wyniki uzyskane metodą schematu zastępczego dla zmian temperatury.

Rozwiązanie 2

^Rc

5000

^Rc

1000

Rys. 2.23

Ad 2. Schemat zastępczy analizowanego układu dla zmian temperatury przedstawia rysunek 2.2.2.

Podobnie jak w poprzednim zadaniu przyjęto, że napięcie zasilające pozostaje przy zmianach temperatury stałe (AUz = 0), a zatem na schemacie zastępczym dla zmian temperaturowych końce rezystorów Rn i Rc podłączone do napięcia zasilającego znajdują się na równym zeru potencjale masy.

Schemat zastępczy zawiera dwa źródła wymuszające, które dla małych przyrostów temperatury traktujemy jako liniowe. Możemy więc zastosować zasadę superpozycji, czyli obliczyć prąd Alg jako sumę dwu składowych pochodzących od tych dwu źródeł występujących osobno. Składową A In' pochodzącą od SEM równej AU be liczymy przy rozwartej SPM.

AU be działa w obwodzie (rysunek 2.2.3) szeregowo połączonych rezystorów R_B i Ry. czvli otrzymujemy:

Składową Al a", pochodzącą od SPM równej Ale,

(rysunek 2.2.4) liczymy przy zwartej SEM. Ale działa w obwodzie równolegle połączonych rezystorów R₈ i Re- czyli otrzymujemy

Al l" =~Air ^RE

Sumaryczny przyrost prądu bazy wynosi:

Af,=A/_J+A/,=--^—A/_f

Podstawiając otrzymaną zależność (2.2.2) do „słusznego zawsze” wyrażenia dla stanu aktywnego (W2.7) otrzymujemy:

Al_c = (P +l)AI«i+(/. +    -P-^AUbe *    —

, ^R'

1CDŁ2

Rr

R*+Rr.

(2.2.2)

Al_c

(2.2.3)

Po prawej stronie ostatniego równania pojawił się składnik zależny od poszukiwanego prądu Alc. Ponieważ ma on znak ujemny, po przeniesieniu na lewą stronę zwiększy wartość współczynnika, przez który mnożony jest przyrost Alę. aby zrównoważyć sumę trzech składników pochodzących od trzech źródeł niestałości (AIcbo. Aft i AUoe). Przyrost Alc okaże się zatem mniejszy niż w układzie z zadania 2.1, w rozwiązaniu którego taki składnik nie występuje. W ten sposób przejawia sic rachunkowo działanie rezystora Ry (ujemne prądowe, szeregowe sprzężenie zwrotne) poprawiające stałość punktu pracy. Kontynuując przekształcenia w naszkicowany powyżej sposób Otrzymujemy: