Коли говорять про термостабілізації, мають на увазі ті чи інші технічні засоби, що сприяють підвищенню стабільності (стійкості) режиму роботи транзисторів при зміні температури.

На минулих практикумах ми не приділяли належної уваги термостабілізації, так як усі. досліди проводили в умовах кімнатної температури, незначні коливання якої не позначалися на роботі транзисторів. Але спробуй штучно змінювати температуру транзистора в порівняно широких межах, наприклад від 0 до 50 … 70 ° С. Як при таких температурних умовах стане працювати транзистор?

   

Сам по собі ток Iкo – величина невелика. У низькочастотних германієвих транзисторів малої потужності, наприклад, цей струм, виміряний при зворотній напрузі 5 В і температурі 20 ° С, не перевищує 20 … 30 мкА, а у кремнієвих транзисторів він не більше 1 мкА. Неприємність ж полягає в тому, що він змінюється при впливі температури. З підвищенням температури на 10 ° С струм Iка германієвого транзистора збільшується приблизно вдвічі, а кремнієвого транзистора – в 2,5 рази, якщо, наприклад, при температурі 20 ° С струм Iко германієвого транзистора становить 10 мкА, то при підвищенні температури до 60 ° С він може зрости до 150 … 160 мкA.

Toк IКО характеризує властивості тільки колекторного pn переходу. В реальних же рабачіх умовах напруга джерела живлення виявляється прикладеним не до одного, а до двох р-n переходам. При цьому зворотний струм колектора тече і через емітерний перехід і itaif би підсилює сам себе, В результату значення некерованого, але мимоволі змінюється під впливом, темпералгури струму збільшується, в несколию раз. А чим більше його частка а колекторному струмі, тим нестабільнішою режим роботи транзистора в різних температурних услоріях.

Що ж відбувалося з транзистором першого дослідного підсилювача НЧ (рис, 72)? G підвищенням температури загальний струм колекторної ланцюга збільшився, викликаючи все більше падіння напруги на нагрузочном резисторі R2. Напруга ж між колектором і. емітером при атом зменшилася, що привело до появи спотворень звуку. При подальшому підвищенні температури напруга на Коя лектора стало настільки малим, що транзистор взагалі перестав підсилювати вхідний сигнал.

І все ж германієві транзистори можуть нормально працювати при температурі навколишнього середовища від – 60 до +70 ° С, а кремнієві – від – 60 до +120 ° С. Зменшення впливу темлератури на струм колектора можливе або шляхом використання т апаратурі, призначеної для роботи зі значними коливаннями температури, транзисторів з дуже малим струмом Iко, або застосуванням спеціальних заходів, термостабілізірующіх режим роботи транзисторів.

У зв'язку з цим виконай наступний досвід (рис. 74). Базовий резистор R1 включи між базою і колектором. Його опір повинен бути таким, щоб колекторний струм спокою, як і в першому досвіді, був 1 мА.

Занур корпус транзистора в лід, а через два … три хвилини – в воду, нагріту до температури 50 … 60 ° С. Як тепер змінюється колекторний струм транзистора? Значно менше, ніж у першому досвіді. Спробуй довести температуру води до 80 … 90 ° С. Транзистор збереже працездатність, хоча, можливо, з'являться невеликі спотворення звуку.

Що змінилося при такому включенні базового резистора? Залишаючись елементом, через який на базу транзистора подається негативна напруга зсуву (0,1 … 0,2 В), він у Водночас утворив між колектором і базою ланцюг негативного зворотного зв'язку по постійному і змінному струмі, що трохи знизило посилення, але поліпшило якість роботи підсилювача. Зворотній зв'язок діє таким чином. При нагріванні транзистора колекторний струм збільшується, а напруга на колекторі зменшується. Одночасно зменшується і негативне напруга зсуву на базі транзистора, що тягне за собою зменшення колекторного струму. Таким чином, за рахунок автоматичного впливу колекторного струму на струм бази і струму бази на струм колектора режим роботи транзистора стабілізується.

Тепер розглянемо схему. Підсилювача, показану на рис. 75. Тут резистори R1 і R2 утворюють дільник напруги джерела живлення Uпіт, з якого на базу транзистора подається фіксований напруга зсуву. У ланцюг емітера включений резистор R4, створює негативний зворотний зв'язок по постійному і змінному струму. Щоб усунути зворотний зв'язок по перемінному току, сильно знижує посилення каскаду, емітерний резистор шунтируют конденсатором (на рис. 80 показаний штриховими лініями). При такому способі включення транзистора на його базі щодо емітера має бути негативна напруга, рівне мінус 0,1 … 0,2 В, що забезпечує транзистору нормальну роботу в режимі підсилення.

   

Як у цьому випадку термо-стабілізується робота підсилювача? Збільшення колекторного струму, викликаного підвищенням температури транзистора, супроводжується збільшенням падіння напруги на резисторі R4, а значить, і збільшенням напруги на емітер. При цьому напруга між базою І емітером зменшується, а це, в свою чергу, призводить до зменшення колекторного струму транзистора.

Повтори досвід зі зміною температури транзистора такого підсилювача. Порівняй зміни колекторного струму і якість роботи з результатами перших двох дослідів. Перевага виявиться на стороні третього варіанту підсилювача. Так, такий спосіб термостабілізації режиму роботи транзистора є найбільш ефективним.

Які практичні висновки дозволяють зробити проведені досліди? Перший дослідний підсилювач (див. рис. 72) найстабільніший. Таке включення транзисторів можна використовувати для апаратури, працює при невеликих коливаннях температури. А ось якщо приймач або підсилювач передбачається експлуатувати в різних температурних умовах, транзистори слід включати другим (рис. 74) або третім (мал. 75) способами.

Другий спосіб хороший простотою, але при ньому знижується посилення сигналу. Третій спосіб вимагає додаткових деталей, зате дає кращий ефект термостабілізації і не знижує посилення. Він, крім того, дозволяє проводити заміну транзисторів без додаткового підбору деталей, що визначають їх режим роботи.

Ці висновки, які стосуються і каскадам посилення коливань високої частоти, ти зможеш перевірити дослідним шляхом на тих підсилювачах або приймачах, які конструіруешь або збираєшся конструювати.

Подібні досліди можна провести і з транзисторами структури n-Р-n, наприклад, серій МП35 … МП38, КТ315.

Треба тільки змінити полярність включення джерела живлення на зворотну. Залежно від значень томів Iко і статичних коефіцієнтів передачі ток »використовуваних транзисторів зміни колекторних струмів можуть бути більше або менше, але загальні результати виявляться приблизно такими ж.

   
Література:
Борисов В. Г. Практикум початківця радіолюбітеля.2-е изд., Перераб. і доп. – М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., Мул. 55к.