Elektronikawzad52

W. Cutfytuki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH

Częić 2' Analiza wpływu thumi icmpmfluy n* pracę układów półprzewodnikowych

W. Cutfytuki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH

Częić 2' Analiza wpływu thumi icmpmfluy n* pracę układów półprzewodnikowych

Rys. 2.5.1

Zadanie 2.5

Dla tranzystora krzemowego w układzie jak na rysunku 2.5.1 można przyjąć, że w temperaturze T₀= 300 K:

-    spadek napięcia U be nie zależy od wartości prądu bazy Ib i wynosi 0,6 V;

-    prąd zerowy Icbo wynosi 100 nA;

-    współczynnik wzmocnienia prądowego w układzie wspólnego emitera /3 = 50.

Przy zmianach temperatury otoczenia w zakresie kilkudziesięciu stopni można przyjąć, że:

-    spadek napięcia Ube maleje o 2,5 mV przy wzroście temperatury o 1 K;

-    temperatura podwojenia prądu zerowego Icbo wynosi 7,5 K;

I K. rośnie o 1 %

-    współczynnik wzmocnienia fi przy wzroście temperatury' o swojej wartości w temperaturze T₀.

Przy powyższych założeniach należy:

1.    określić punkt pracy tranzystora w temperaturze To = 300 K;

2.    określić zmiany prądu kolektora lc i napięcia kolektor-cmitcr Uce odpowiadające zwiększeniu temperatury do wartości 7/ = 330 K;

3.    sprawdzić, czy przeniesienie rezystora R (lub jego części) do obwodu emitera wpłynie na stałość punktu pracy przy zmianach temperatury.

Rozwiązanie

Ad 1. Ten punkt jest rozwiązany w zadaniu 1.3. Tranzystor znajduje się w punkcie pracy określonym przez J_c = 32.4 mA i Uce = 6.69 V.

Ad 2. Powtórzenie obliczeń wg zależności uzyskanych w zadaniu 1.3 dla T, = 330K z uwzględnieniem obowiązujących w tej temperaturze wartości parametrów (patrz np. zadanie 2.2):

U be = 525 m V; l_CB0 = 1,6 pA i fi = 65 daje nam punkt pracy określony przez I_c = 38.5 mA i Uce — 6.09 V. Czytelnik zechce sprawdzić te obliczenia samodzielnie.

Ad 3. Jak w^rynika z analizy przedstawionej w zadaniu 1.3 (punkt 2) przeniesienie rezystora R (lub jego części) jako Re do obwodu emitera - jak to pokazano ponownie obok na rysunku 2.5.2- nic zmienia wartości prądów stałych w układzie i punktu pracy tranzystora, mimo że zmiana ta prowadzi do zupełnie innego układu z punktu widzenia wzmacnianego sygnału zmiennego - układu zwanego wtórnikiem emiterowym. Spróbujmy jednak ocenie, czy taka zmiana jest obojętna z punktu widzenia stałości punktu pracy przy zmianach temperatury.

Schemat zastępczy podstawowego układu z rysunku 2.5.1 dla zmian temperatury przedstawia rysunek 2.5.3. Z tego (liniowego dla małych przyrostów) schematu zawierającego 2 źródła wymuszające wynikają dwie składowe przyrostu prądu bazy:

• składowa pochodząca od zmiany AUbe (zgodnie z regułą obowiązującą przy stosowaniu zasady superpozycji liczona przy rozwarciu SPM równej Ale)'

Rys. 2.5.3

/?, + /?

(2.5. i)

składowa pochodząca od zmiany Ale (liczona przy zwarciu SEM równej AUbe) jest równa części prądu Alę. płynącej przez Rb (przez jedną z dwu równoległych gałęzi R i R_b), czyli

M. =-Al_c—-—    (2.5.2)

Sumaryczny przyrost prądu bazy wyniesie:

^,2JJ>

Przeniesienie np. połowy rezystancji R od obw'odu emitera zmienia schemat zastępczy dla przyrostów temperatury do postaci pokazanej na rysunku 2.5.4. Składowe AIb" i AIb" wyrażające się teraz zależnościami:

A/.*-

AC/,

R„+R +R_e

(2.5. n

R.

9.4k

Rys. 2.5.4

AIb =~A/_c

R_s + R + R_K

(2.5.2')

pozostają jednak bez zmiany, gdyż nowe wartości R' i Re' spełniają zależność R = R +R_E

Postępując identycznie jak w zadaniu 2.2 otrzymamy:

R +/?£    0,1 kn

R_b+R'+R_f 9,4 + 0,Ikfi

= 0,0105

(2.5.4)

5 =

50

\+PW_£ 1 + 50 0,0105 1,526 A/_c =5

~A/_C

a

50

= 32,8

40	A Uu
fi	RB + R + Re

(2.5.5)

(2.5.6)

Podstawiając dane tematowe i obliczone powyżej wartości:

AIcbo = 1,5 \iA,Ap= 15; AU be = -75 mV;/* = 0,648 mA; otrzymujemy przyrost prądu kolektora:

A/_c = 32,8 (—1,5 pA +—648 pA +    = 32,8 (1,53+194,4+7.89) pA = 6.68 mA

^c 50    50    9,5kfl

identyczny jak w zadaniu 2.2. Nasz układ jest dla prądu stałego identyczny z układem z rysunku 2.2.1 dla którego przyjęto Re = 0, a jak już wiemy współczynnik niestałości prądu kolektora S od wartości rezystora Rc nic zależy’.