10. VYUŽITIE TEPELNEJ ZÁVISLOSTI NAPÄTIA DIÓDY

       Nepríjemnou vlastnosťou polovodičových prvkov je závislosť ich medzných a prevádzkových parametrov od teploty. Vplyvy u diódy viď kap. 1.2. Základné vplyvy na prevádzkové parametre tranzistora s rastom teploty sú: zvyšovanie zvyškových prúdov  (zreteľné u Ge  a nepodstatné u Si tranzistorov), zmenšovanie napätia bázového priechodu U_BE pri budení z prúdového zdroja resp. zvyšovanie bázového prúdu I_B pri budení z tvrdého napäťového zdroja (významné u Si Tr), zvyšovanie kolektorového prúdu a prúdového zosilňovacieho činiteľa h_21E (Si Tr). Dôsledkom je jeden zo základných problémov v polovodičových obvodoch – nastavenie a stabilizácia pracovného bodu zosilňovacích obvodov. Posun pracovného bodu tranzistorových zosilňovačov teplotou má za následok: skresľovanie signálov, vysadzovanie oscilácií, kolísanie frekvencie generátorov, zmenu časov impulzov monostabilných obvodov atď. Pre kompenzáciu týchto vplyvov a dôsledkov sa v obvodoch používajú termistory alebo ako vlastná “protizbraň“ sa využíva práve tepelná závislosť kompenzačných diód a tranzistorov.     

10.1 Stabilizácia pracovného bodu

       Posuv pracovného bodu vplyvom teploty je dôležitý najmä u jednosmerných zosilňovačov, ktoré sa v súčasnosti používajú v mikroelektronickej podobe (monolitické IO – operačné zosilňovače). Uvedieme niektoré kompenzačné zapojenia v najčastejšie používanom zapojení zosilňovačov SE, s mostíkovým stabilizačným obvodom alebo s bázovým deličom. V kompenzačných obvodoch sú použité aj tranzistory zapojené ako diódy (viď kapitola 6.6). V monolitických IO je zabezpečená rovnaká teplota aktívneho a kompenzačného prvku a aj rovnaká technológia PN priechodov (rovnaké teplotné charakteristiky).

Teplotná stabilizácia kompenzačnou diódou                                                                                                         

     U_P,R_P . . . pomocný zdroj a rezistor

Obr. 10.1.1 Teplotná kompenzácia diódou

       Ak je odpor R_B relatívne malý a I_B << I_E I_C  platí:  I_C(U₁ - U_BE(t) + U_D(t))/R_E, ak bude U_BE(t)  U_D(t), bude I_C a teda aj U₂ nezávislé od teploty. Podmienka  rovnosti U_BE   U_D sa pri prevádzkovej teplote zabezpečí pomocným zdrojom U_P a odporom R_P.

Teplotná stabilizácia tranzistorom v diódovom zapojení

       T₁ je kompenzačný tranzistor, zapojený ako dióda (so skratovaným priechodom BE).

Obr. 10.1.2 Teplotná kompenzácia tranzistorom so skratovaným priechodom BE

Teplotná stabilizácia skratovaným tranzistorom

Obr. 10.1.3 Teplotná stabilizácia tranzistorom

       T₁ je kompenzačný tranzistor, ktorý má buď skratovaný priechod C–B alebo je v priechode rezistor R´. Pre dobrú účinnosť musia mať odpory určité – vypočítané hodnoty.

10.2 Teplotná kompenzácia teplotnej závislosti dĺžky impulzov KO diódami

Obr. 10.2.1 Monostabilný KO s teplotnou kompenzačnou diódou

Obr. 10.2.2 Monostabilný KO s kompenzačnými diódami

       Obe zapojenia predstavujú jednoduché MKO s časovaním RC prvkami vhodné iba na predlžovanie vstupných impulzov (t_o>t_i). Pri skracovaní je záverná hrana výstupného impulzu málo strmá. Diódy v druhom zapojení zároveň zabezpečujú veľmi rýchle vybíjanie kondenzátora, teda krátky čas zotavenia.