Teplotní stabilizace pracovního bodu tranzistoru

Vlastností polovodičů, a tedy i tranzistorů, je závislost jejich parametrů na teplotě. Elektronky tuto vlastnost nemají, mají žhavenou katodu a pracují při vysoké teplotě. Výstupní charakteristiky tranzistorů se při zvýšení teploty posouvají nahoru, proud I_C je vyšší. Navíc se tranzistor sám zahřívá při průchodu proudu. Bez stabilizace by mohla vzniknout teplotní vazba na I_C, která by vedla k postupnému zničení tranzistoru. Při teplotní stabilizaci využívající teplotně závislou součástku (termistor, dioda) je nutné, aby byla tato součástka tepelně propojena s tranzistorem, aby se změny teploty tranzistoru přenesly i na stabilizační součástku.

Stabilizace emitorovým odporem R_E

Obr. 1: Teplotní stabilizace pomocí R_E

Vlivem zvýšené teploty stoupne proud I_C. Tím se však zvýší úbytek napětí na R_E a následně sníží řídící napětí tranzistoru U_BE. Snížené U_BE přivře tranzistor a omezí proud I_C.

-U_RB2 + U_BE + U_RE = 0

U_BE = U_RB2 – U_RE

U_RE = R_E   I_C

U_RB2 je téměř konstantní (dělič napětí).

Kondenzátor C_E odvede mimo R_E střídavou složku I_C.

Stabilizace termistorem

Obr. 2: Teplotní stabilizace pomocí termistoru

Obr. 3: Závislost odporu termistoru na teplotě

Při zvýšení okolní teploty se zahřeje i termistor a sníží svůj odpor. Úbytek napětí na termistoru je současně i U_BE. Tento pokles přivře tranzistor a omezí proud I_C.

Stabilizace diodou 

   

Obr. 4: Teplotní stabilizace pomocí diody

Funkce je obdobná předchozí stabilizaci. Využitím polovodičové diody lze dosáhnout lepší shody tepelné charakteristiky. Zahřátá dioda zvýší svou vodivost a zmenší úbytek napětí. Toto napětí je shodné s U_BE. Omezí – stabilizuje se I_C.

Obr. 5: Teplotní stabilizace pomocí tranzistoru

U integrovaných obvodů se používá k teplotní kompenzaci tranzistor zapojený jako dioda. Protože se jedná o téměř shodný tranzistor umístěný na stejném čipu, má stejnou teplotní charakteristiku i teplotu. Při vzrůstu teploty se zmenší prahové napětídiody, a tedy i napětí nastavující pracovní bod. Otevřená dioda má velmi malý odpor a zkratovala by vstup zesilovače. Proto je nutné oddělit tuto diodu od vstupu velkým odporem R_B2.

Zdroje

• BRINDL, Pavel. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_09_Základní zapojení nf zesilovače s bipolárními tran. Přerov, 2013.

Obrázky

• Obr. 1: BRINDL, Pavel. Teplotní stabilizace pomocí R_E. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_09_Základní zapojení nf zesilovače s bipolárními tran. Přerov, 2013.
• Obr. 2: BRINDL, Pavel. Teplotní stabilizace pomocí termistoru. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_09_Základní zapojení nf zesilovače s bipolárními tran. Přerov, 2013.
• Obr. 3: BRINDL, Pavel. Závislost odporu termistoru na teplotě. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_09_Základní zapojení nf zesilovače s bipolárními tran. Přerov, 2013.
• Obr. 4: Z archivu autora. Teplotní stabilizace pomocí diody.
• Obr. 5: Z archivu autora. Teplotní stabilizace pomocí tranzistoru.