Elektronikawzad50

W CiąfyMD FI.PKTR0N1KA W ZADANIACH

C/ęic 2: Analira wpływu anua tempera rury tu pracę układów półprzewodnikowych

rezystora Rc podłączony do napięcia zasilającego na schemacie zastępczym dla zmian temperaturowych znajdzie się na równym zeru potencjale masy. Linią przerywaną zaznaczono bardzo dużą rezystancję wewnętrzną źródła prądowego polaryzacji bazy /?-. Dla idealnego źródła prądowego (R, = cc) uwzględniając także niezmienność temperaturową tego źródła (Af_B = 0) otrzymujemy przerwę w obwodzie bazy.

Schemat zastępczy zawiera dwa źródła wymuszające, które dla małych przyrostów temperatury traktujemy jako liniowe. Możemy więc zastosować zasadę superpozycji, czyli obliczyć prąd AIb jako sumę dwu składowych pochodzących od tych dwoi źródeł występujących osobno. Rysunki 2.3.3 i 2.3.4 odpowiadające składowym AIb' i Alg" ilustrują przydatność omawianej metody schematu zastępczego do analizy także tego szczególnego przypadku.

Podstawiając AI„ = AJ_B + A/„ =0 do „słusznego zawsze*’ wyrażenia dla stanu aktywnego (W2.7) otrzymujemy dla tego przypadku:

AJ_C = (0+l)A/_afl-H/_f 1-IaiW    (2.3.4)

Tylko w celu porównania wyników z uzyskanymi w’ poprzednim zadaniu przekształcimy zależność 2.3.4 do postaci wykorzystującej współczynnik niestałości prądu kolektora S. Współczynnik Wg podziału rezystancji pomiędzy obwody emitera i bazy zdefiniowany jak w zadaniu 2.2 ma tutaj niezależnie od /?* wartość zerową:

Wr =

R.+Rr.

= 0

(2.3.5)

co powoduje, żc współczynnik niestałości prądu kolektora S ma wartość: ^    -0=50

S =

i+P-w_t

Przy takich oznaczeniach mamy:

A/_c-5^A/_c„+(/,₊/„

Podstawiając dane tematowe i obliczone powyżej wartości: A/cbo = 1,5 pA; Afi= 15; l_B = 0,648 mA; otrzymujemy przyrost prądu kolektora:

(2.3.6)

(2.3.7)

^A^c=5⁰⁽^¹,5pA + ^648p^A):

^; 50 (l,53+194.4)pA = 9,80 mA

Wynik ten jest prawie identyczny z uzyskanym w rozwiązaniu 1. Z ostatniej zależności wyraźniej jednak widać, że podobnie jak w poprzednich układach o wzroście prądu kolektora w wyższych temperaturach decyduje zmiana wartości 0.

Ad 3. Z zależności (2.3.5) i (2.3.6) wynika, że dla R_B= R_t = co, współczynnik Wg = 0 a współczynnik niestałości prądu kolektora osiąga wartość maksymalną S = 0 = 50 niezależnie od wartości rezystancji Rg, czyli włączenie rezystora do obwodu emitera jest w tym układzie zupełnie nieskuteczne.

Zastosowanie źródła prądowego do polaryzacji bazy tranzystora mimo tego, żc zapewnia całkowite uniezależnienie od zmian spowodowanych przez AU be- jest rozwiązaniem niekorzystnym, gdyż duża wartość rezystancji wewnętrznej źródła prowadzi jednocześnie do maksymalnych wartości współczynnika niestałości prądu kolektora S.

Zadanie 2.4

Dla tranzystora krzemowego w układzie jak na rysunku 2.4.1 można przyjąć, że w temperaturze

To = 300 K:

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

-    prąd zerowy Icbo wynosi 100 nA;

-    współczynnik wzmocnienia prądowego w układzie wspólnego emitera p = 50.

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

-    spadek napięcia U be maleje o 2.5 mV przy wzroście temperatury o 1 K;

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

-    współczynnik wzmocnienia p przy wzroście temperatury o I K rośnie o 1 % swojej wartości w temperaturze To.

Przy powyższych założeniach należy':

1.    obliczyć wartość rezystancji R odpowiadającą w temperaturze T₀ prądowi bazy h = 0.648 mA i określić punkt pracy tranzystora;

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

Rozwiązanie 1

Ad 1. Dzielnik rezystancyjny R - R zasilany napięciem Ecc = 10 V na podstawie twierdzenia Thevenina możemy zastąpić SEM równą Ez = V4 Ecc = 5 V i rezystancją zastępczą polaryzacji bazy Rb = Yi R. Dla obwodu polaryzacji bazy na podstawie Ii-go prawa KirchhofTa możemy napisać:

Ez — Rb ■ Ir + Ubf. + Ie • Re    (2.4.1)

Uwzględniając Ie = Ic + Ib. a następnie Iceo - (P+ I)Icbo mamy:

Ie-P Ib ⁺ Iceo + Ir⁼ (P+ I)Ib + (P + /jfpso = (i3+1 Hh + Icbo)a zatem:

(2.4.2)

(2.4.3)

Rb - Ib + U be + (P + 1)(Ib ⁺ Icbo)Re = Ez Skąd jest już możliwe wyznaczenie wartości Rb'.

‘    + D(/,+ /<»>>*£

^{R< =}    T,

_R 5V-0,6V-51 (648 ^0,1) lO^A 1000^1,095 V *    0,648 mA    0,648 mA

Ponieważ Rb = YiR. odpowiada to wartościom rezystancji dzielnika:

R=2 Rg = 3,38 ItO

Wartości prądów lę, I_E i wywołanych przez te prądy spadków napięć są identyczne jak dla układu z zadania 2.2 w którym podano takie same parametry tranzystora i wyliczono identyczny prąd bazy':