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温度升高导致晶体管输出特性中的β一定变大吗?
★温度升高导致晶体管输入、输出特性变化很大,至于说是变大、变小要看它的处于什么放大线路中。
可以说温度特性变化是半导体三极管的参数都有影响。这些影响一般见下图所示。
受温度影响最大的是晶体管的基极与发射极电压Vbe,反向截止电流Icbo(或Icbo),电流放大系数hfe(或hfb)。这三个参数随温度变化的规律为:Vbe以-2~-2.5mV/℃的速率线性变化;Iceo在温度不是很高时,按指数规律变化,每升高9⁰~10℃约增大一倍;hfe随温度每升高1℃变化2%左右。温度升高时,这些参数变化都使半导体晶体管的集电极电流增大。
★ 半导体晶体管的β表示为它的共发射极直流电流放大系数hfe。共发射极直流电流放大系数就是在共发射极电路中当集电极电压Uec和集电极电流Ic为规定值时,集电极电流Ic和基极电流Ib的比值。它的表达公式为:β=△Ic/△Ib。
β是晶体管的重要参数之一,它体现出晶体管放大能力的大小。β值的大小除了由半导体材料的性质、管子的结构和工艺决定外,还与管子的工作电流的大小有关。也就是说在不同的工作电压、电流下,管子的β是不一样的。
★温度对晶体管工作状态的影响:
晶体管比起电子管来,具有很多珍贵的优点,但是也存在着一些缺陷。若不用“一分为二"的观点去看,把晶体管看成十全十美,一切都好,这是不符合客观实际的。我们既要看到事物的正面,也要看到事物的反面。
晶体管的主要缺点有如下二个方面:一、热稳定性差;二、參数的不一致性。
即使是同一型号的管子,其参数差别也是很大的。这带来了调换管子时要重新调整偏流电阻的麻烦。但最突出的问题还是热稳定性差。实践中发现,外界的温度变化对反向饱和电流Ibo的影响极大。温度每增加10℃,Icbo 要增加一倍左右。例如一只2SC3198型低小功率三极管, B-50,在10℃测得它的Icbo=10 μA,如果温度升高到40℃,将测得Icbo=80 μA左右。而穿透电流Icbo= (1+ β) Icbo,因此温度对Icbo的影响更为显著。上例中当温度为10C时,
Icbo = (1 + 50) 10=510μA
当温度升高到40℃而Icbo上升到80μA时,
Icbo=(1+50) 80=4080μA=4.08 mA
这将使管子的工作状态发生很大的变化,严重地破坏电路的正常工作。如果应用在自动控制中 ,这样大的穿透电流,即使没有输入讯号,也可能使继电器等执行元件造成误动作。因此克服晶体管的这个缺点是个十分重要的问题。
由于Icbo较小,不易测定,而穿透电流Icso在万用表上可进行粗略的测量,因此我们可以通过Iceo的测定来判断管子的热稳定性。
在选用管子时,我们当然希望Icbo越小越好。Icbo大,工作就不稳定,而且噪声大。当Icbo大于1mA时晶体管工作状态就极不稳定,甚至完全不能工作。硅管的热稳定性较好。它的饱和电流比储管小得多,一般硅小功率管只有几微安到零点零几微安,普通的万用电表是难以测量的。因此使用时对硅管往往只考虑β值而不计其穿透电流。
其次,也可以在电路中采取一些措施来提高晶体管工作时的热稳定性,如加热敏电阻、采用负反馈等。
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