Параметри БТ значною мірою схильні до впливу зовнішніх чинників (температури, радіації і ін.). В той же час, одним з основних параметрів підсилювального каскаду є його стабільність. Перш за все, важливо, щоб в підсилювачі забезпечувався стабільний режим спокою.
Проаналізуємо питання впливу температури на стабільність режиму спокою БТ, конкретно -
.
Існують три основні чинники, що впливають на зміні
під дією температури: при збільшенні температури, по-перше, збільшується напруга
по-друге, зворотний струм колекторного переходу
і, в третіх, зростає коефіцієнт
.
Для анализа реальный транзистор можно представить в виде идеального, у которого параметры не зависят от температуры, а температурную зависимость смоделировать включением внешних источников напряжения и тока (рисунок 2.16).
Розглянемо вплив цих чинників на приріст струму колектора
. Почнемо з впливу зміни
викликаного тепловим зсувом прохідних характеристик
позначивши при цьому приріст струму колектора як
:
,
де
- приріст напруги
рівне:
|e
|
, 
де e
- температурний коефіцієнт напруги (ТКН)
e
-3мВ/град.,
Т - різниця між температурою колекторного переходу
переходу
і довідковим значенням цієї температури
(зазвичай 25
C):
,
,
де
і
відповідно, потужність, що розсіюється на колекторному переході в статичному режимі, і тепловий опір “перехід-середовище”:
,
.
Орієнтовне значення теплового опору залежить від конструкції корпусу транзистора і зазвичай для транзисторів малої і середньої потужності лежить в наступних межах:
.
Менший тепловий опір мають керамічні і металеві корпуси, більше - пластмасові.
Отметим, что
берется положительным, хотя
имеет знак минус, это поясняется на рисунке 2.17.
Визначаємо приріст струму колектора
викликаного зміною зворотного (некерованого) струму колектора
:
,
де приріст зворотного струму
рівно:
,
де a - коефіцієнт показника, для кремнієвих транзисторів a=0,13.
Следует заметить, что значение
, приводимое в справочной литературе, особенно для транзисторов средней и большой мощности, представляет собой сумму тепловой составляющей и поверхностного тока утечки, последний может быть на два порядка больше тепловой составляющей, и он практически не зависит от температуры. Следовательно, при определении
следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями
, либо уменьшать справочное значение
примерно на два порядка (обычно
для кремниевых транзисторов составляет порядка
, и порядка
для германиевых, n=(1...9).
Приріст колекторного струму, викликаного зміною
визначається співвідношенням:
,
де

Вважаючи, що всі чинники діють незалежно один від одного, запишемо:
.
Для підвищення термостабільності каскаду застосовують спеціальні схеми живлення і термостабілізації. Ефективність таких схем коефіцієнтом термостабільності, який в загальному вигляді представляється як:
.
Враховуючи різний внесок складових
різний вплив на них елементів схем термостабілізації, вводять для кожної складової свій коефіцієнт термостабільності, отримуючи вирази для термостабилизированного каскаду:
.
Зазвичай
що обумовлене однаковим впливом на
і
елементів схем термостабілізації:
.
Отримана формула може бути використана для визначення
підсилювального каскаду при будь-якій схемі включення в нім БТ.
Розглянемо основні схеми живлення і термостабілізації БТ.
Термостабілізація фіксацією струму бази.Схема каскаду представлена на малюнку 2.18.
визначається співвідношенням:
,
оскільки
.
Очевидно, що
"фіксується" вибором
при цьому ослабляється вплив першого чинника нестабільності струму колектора (за рахунок зсуву прохідних характеристик). Коефіцієнти термостабілізації для цієї схеми такі:
,
.
Звідси видно, що дана схема має малу ефективність термостабілізації (
).
Колекторна термостабілізація. Схема каскаду представлена на малюнку 2.19а.
визначається співвідношенням:
,
оскільки
.
Термостабілізація в цій схемі здійснюється за рахунок негативного зворотного зв'язку (ООС), введеного в каскад шляхом включення
між базою і колектором БТ. Механізм дії ООС можна пояснити наступною діаграмою:
,
петливши ООС
де символами
і
показано, відповідно, збільшення і зменшення відповідного параметра. Коефіцієнти термостабілізації для цієї схеми:
,
.
З цих формул видно, що дана схема має кращу термостабільність (
і
менше одиниці), чим схема з фіксованим струмом бази.
У схемі колекторної термостабілізації ООС впливає і на інші характеристики каскаду, що повинне бути враховане. Механізм впливу даної ООС на характеристики каскаду буде розглянутий далі. Схемні рішення, що дозволяють усунути ООС на частотах сигналу, приведені на малюнках 2.19б,в.
В большинстве случаев, наилучшими свойствами среди простейших (базовых) схем термостабилизации обладает эмиттерная схема термостабилизациипоказанная на рисунке 2.20.
Ефект термостабілізації в цій схемі досягається:
¨ фіксацією потенціалу
вибором струму базового дільника
.
¨ введенням по постійному струму ООС шляхом включення резистора
. На частотах сигналу ця ООС усувається шунтуванням резистора
ємкістю
.
Напруга
визначається як:
.
Механізм дії ООС можна зобразити наступною діаграмою:

петливши ООС
де символами
і
показано, відповідно, збільшення і зменшення відповідного параметра. Ескізний розрахунок емітерної схеми термостабілізації малопотужного каскаду можна проводити в наступній послідовності:
¨ Задамося струмом дільника, утвореного резисторами R
і R
:
;
¨ вибираємо
,и визначуваний номінал
:
;
¨ визначуваний потенціал
:
;
¨ розраховуємо номінали резисторів базового дільника:
,
,
де

Коефіцієнти термостабілізації для цієї схеми:
,
.
Тут
- паралельне з'єднання резисторів
і
.
Для каскадів підвищеної потужності слід враховувати вимоги економічності при виборі
і
.
Аналіз отриманих виразів показує, що для поліпшення термостабільності каскаду слід збільшувати номінал
і зменшувати
.
Для цілей термостабілізації каскаду іноді використовують термокомпенсацию.Принципова схема каскаду з термокомпенсацией приведена на малюнку 2.21.
|
| |
Тут в ланцюг бази транзистора включений прямозміщений діод D, температурний коефіцієнт стабілізації напруги (ТКН) якого рівний ТКН емітерного переходу БТ. При зміні температури навколишнього середовища напруга
і напруга на діоді
мінятиметься однаково, внаслідок чого струм спокою бази
залишиться постійним. Застосування цього методу особливе ефективно в каскадах на кремнієвих транзисторах, де основну нестабільність струму колектора породжує
(із-за відносної трохи
). Якнайкраща реалізація цього методу термокомпенсации досягається в ІМС, де обидва переходи природним чином локалізуються в межах одного кристала і мають абсолютно однакові параметри. Можливе застосування інших термокомпенсирующих елементів і ланцюгів, наприклад, що використовують поєднання БТ і ПТ. Великий клас ланцюгів, живлячих БТ, складають схеми з двома джерелами живлення,приклад однієї з них приведений на малюнку 2.22.

По суті, це схема емітерної термостабілізації, у якої "жорстко" зафіксований потенціал

Слід зазначити можливість застосування даних схем термостабілізації при будь-якій схемі використання БТ в будь-якій комбінації.