Influenta temperaturii asupra caracteristicilor statice ale tranzistorului bipolar. Factorii de sensibilitate ai curentului de colector.

Influenta temperaturii asupra caracteristicilor statice ale tranzistorului bipolar. Factorii de sensibilitate ai curentului de colector 

Toti parametrii statici ai unui tranzistor bipolar sunt functii de temperatura, datorita fenomenelor fizice pe care se bazeaza functionarea acestui dispozitiv semiconductor. Variatia temperaturii afecteaza direct curentii reziduali, factorii statici de amplificare ín curent, tensiunea baza-emitor ín regim activ normal, in regim de saturatie si in regim de blocare, si tensiunea . Efectul variatiei temperaturii asupra parametrilor statici ai tranzistorului bipolar se manifesta prin cresterea curentilor dispozitivului, odata cu cresterea temperaturii. Acest efect este evidentiat ín fig. 12, pentru un tranzistor ín conexiunea EC, ín regim activ normal. Aici, s-a presupus ca parametrul familiei de caracteristici este mentinut constant si se modifica numai temperatura.

Ín regim activ normal, comportarea tranzistorului bipolar poate fi descrisa prin modelele matematice simplificate:

(20)

si

Fig. 12. TB ín conexiunea EC, ín RAN. Influenta temperaturii asupra caracteristicilor statice: a. de transfer; b. de iesire

Curentii reziduali ai tranzistorului bipolar cresc odata cu cresterea temperaturii, respectänd legea exponentiala a curentului invers de saturatie al unei diode redresoare. De exemplu, curentul rezidual variaza cu temperatura, dupa legea

(22)

unde . Ín practica, la fel ca la diodele redresoare din siliciu, se considera ca ísi dubleaza valoarea, pentru o crestere a temperaturii de , adica

(23)

Variatiile tensiunii baza-emitor si ale curentului de baza nu sunt independente si, ín plus, depind de circuitul electric extern care alimenteaza baza tranzistorului. Ín cazul particular al functionarii tranzistorului ín regim activ normal, la un curent constant de colector (), tensiunea baza-emitor scade liniar la cresterea temperaturii, dupa relatia

(24)

Ín (24), si reprezinta coeficientul de temperatura al tensiunii baza-emitor de polarizare directa a jonctiunii de comanda,

. (25)

La tranzistoare de mica putere, tensiunea are acelasi coeficient negativ de temperatura ca si tensiunea baza-emitor din regim activ normal. Din contra, tensiunea creste odata cu cresterea temperaturii.

§i ín cazul factorilor statici de amplificare ín curent, si , se constata cresterea valorii parametrului, la cresterea temperaturii. Pentru majoritatea tranzistoarelor bipolare, dependenta parametrului static de temperatura este exprimata printr-o relatie liniara, de forma

(26)

cu Relatiile (22), (24) si (26), care dau variatiile parametrilor statici , si ín functie de temperatura, sunt bine verificate pentru temperaturi care nu depasesc .

Modelele matematice ale tranzistorului bipolar ín regim activ normal, exprimate prin ecuatiile (20) si (21), evidentiaza dependenta curentului de colector de trei parametri statici,

. (27)

Relatia (27) arata ca va fi sensibil la modificarea celor trei parametri statici, datorita dispersiei caracteristicilor electrice ale tranzistorului si/sau variatiei temperaturii. Variatiile acestor parametri cu temperatura sunt traduse ín variatia curentului de colector, care va creste odata cu cresterea temperaturii. Curentul de colector al unui tranzistor bipolar are un coeficient pozitiv de temperatura. Ín ipoteza ca variabilele , si sunt independente, diferentiala functiei (27) este

(28)

Derivatele partiale ale curentului de colector reprezinta factorii de sensibilitate ai curentului de colector:

- factorul de sensibilitate al curentului de colector, ín raport cu

(29)

- factorul de sensibilitate al curentului de colector, ín raport cu

(30)

- factorul de sensibilitate al curentului de colector, ín raport cu

(31)

Daca variatiile variabilelor independente si curentului de colector sunt mici, atunci

(32)

si (28) devine

(33)

Relatia (33) permite estimarea variatiei curentului de colector, dupa calculul factorilor de sensibilitate si al variatiilor parametrilor statici. Folosind (33), se obtine un nou set de relatii de definitie pentru factorii de sensibilitate:

(34)

(35)

(36)

Ín ceea ce priveste calculul factorilor de sensibilitate, trebuie subliniat faptul ca acesti factori pot fi calculati direct, din expresia curentului , ca derivate partiale, daca este o functie liniara de aceste variabile independente. Pentru un tranzistor bipolar introdus íntr-un circuit de polarizare, curentul de colector este o functie neliniara de parametrul . Ín acest caz, factorul va fi calculat cu ajutorul relatiei de definitie (36).