4.1.5. Влияние температуры на статические характеристики бт

Влияние температуры на положение входной характеристики схемы с ОБ при поддержании неизменным ее параметра аналогично ее влиянию на ВАХ полупроводникового диода. В нормальном активном режиме ток эмиттерного перехода можно описать формулой:

I_э≈I_оэ(exp(U_эб) / φ_т– 1).

С ростом температуры тепловой ток (I_эо) растет быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения_т=kT/q. В результате противоположного влияния двух факторов входные характеристики схемы с ОБ смещаются влево при выбранном токеI_эна величинуU(1...2) мВ/°С (рис. 4.11, а).

Начало входной характеристики в схеме с ОЭ определяется тепловым током коллекторного перехода (I_кбо), который сильно зависит от температуры, так что начало характеристики при увеличении температуры опускается (рис. 4.11, б).

Влияние температуры на выходные характеристики схем с ОБ и ОЭ в НАР удобно анализировать по формулам:

I_к=αI_э+I_кбо;

I_к=βI_б+ (β+ 1)I_кбо.

Выходные характеристики при различных температурах должны сниматься при постоянных параметрах (I_э = const в схеме с ОБ и I_б = const в схеме с ОЭ). Поэтому в схеме с ОБ при I_э = const рост I_к будет определяться только увеличением I_кбо (рис.4.12, а). Однако обычно I_кбозначительно меньшеI_э, изменение I_ксоставляет доли процента и его можно не учитывать.

Всхеме с ОЭ положение иное. Здесь параметром являетсяI_би его надо поддерживать неизменным при изменении температуры. Будем считать в первом приближении, что коэффициент передачи () не зависит от температуры. ПостоянствоI_бозначает, что температурная зависимость I_кбудет определяться слагаемым (+ 1)I_кбо. Ток I_кбо(как тепловой ток перехода) примерно удваивается при увеличении температуры на 10 °С, и при>> 1 прирост тока (+ 1)I_кбоможет оказаться сравнимым с исходным значением коллекторного тока и даже превысить его.

На рис.4.12, б показано большое смещение выходных характеристик вверх. Сильное влияние температуры на выходные характеристики в схеме с ОЭ может привести к потере работоспособности конкретных устройств, если не принять схемотехнические меры для стабилизации тока.

4.16. Составной транзистор

Коэффициент усиления каскадов, выполненных на биполярных транзисторах, определяется коэффициентом передачи тока транзистора в схеме с ОЭ (h_21э)_.Увеличение этого коэффициента в ряде случаев позволяет существенно упростить схемотехнику проектируемых усилительных устройств. Так, при построении многокаскадных усилителей можно обойтись меньшим числом каскадов или при управлении мощной нагрузкой отказаться от промежуточных усилителей мощности и управлять значительной мощностью непосредственно от маломощного источника.

Увеличить h_21э можно чисто схемотехническим путем за счет каскадного включения нескольких транзисторов. Применительно к транзисторам одного типа проводимости такие схемы были впервые предложены Дарлингтоном и поэтому часто называются схемами Дарлингтона или составными транзисторами.

Составной транзистор (пара Дарлингтона), получаемый соединением коллекторов и эмиттера Э₁ с базой Б₂ (рис. 4.13), характеризуется большим входным сопротивлением, большим коэффициентом передачи базового тока  и меньшим выходным сопротивлением на переменном сигнале по сравнению с одиночным БТ.

Интегральный коэффициент передачи по току составного транзистора(_D) определяется следующим образом:

_D = i_кD/i_бD = i_кD/i_б1 = (i_к1 + i_к2)/i_б1= (₁i_б1+₂i_б2)/i_б1= (₁i_б1+₂i_э1)/i_б1=

= (₁i_б1+₂ (₁ + 1)i_б1)/i_б1 =₁ +₂ (₁ + 1) =₁ +₂₁ +₂.

Если составной транзистор (СТ) синтезирован на основе одинаковых транзисторов (₁ =₂ =), то

_D =(+ 2),

т.е. _Dхарактеризуется квадратичным увеличением.

Суммарное входное сопротивление (h_11эD) составного транзисторабольше входного сопротивления одиночного транзистора, так как входы Т₁ и Т₂включены последовательно, т.е.

h_11эD= u_вхD/i_бD= (u_вх1+ u_вх2)/i_б1= (i_б1h_11э1+ i_б2h_11э2)/i_б1= (i_б1h_11э1+ i_э1h_11э2)/i_б1=

= (i_б1h_11э1+ (₁ + 1)i_б1h_11э2)/i_б1= h_11э1+ (₁ + 1)h_11э2.

Из итогового выражения видно, суммарное входное сопротивление определяется в основном входным сопротивлением второго транзистора и коэффициентом передачи по току первого транзистора.

Так как коллекторные цепи транзисторов включены параллельно (см. рис.4.13), следовательно, суммарная проводимость составного транзистора(h_22эD) возрастает (выходное сопротивление уменьшается).

На практике составные транзисторы могут быть реализованы на основе соответствующего соединения одиночных транзисторов, но промышленностью также выпускаются уже готовые составные транзисторы, конструктивно оформленные в едином корпусе.

а)