Файл: Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения..pdf

Величина UKS также оказывает сильное влияние на зависимость B=f(T). Поэтому целесообразно выбирать напряжение С/кн таким,

шается при увеличении тока /кнПри некоторых значениях /кн ме­ няется знак изменений В, причем величина тока, при котором про­ исходит изменение знака, зависит от напряжения Uim. Так, для транзисторов МП42 (МП16) при /кн<20 мА и Пкн—0,15 В коэф­ фициент усиления В уменьшается при понижении температуры и увеличивается при повышении ее.

При токах больших 20 мА наблюдается обратная зависимость, коэффициента усиления В от Т (рис. 7). Изменение относительного

Рис. 6. Зависимость ~б----- = /(7кн) при

£*опт

различных Т для транзисторов МП42 (а), МП116 с малой величиной В (б) и МП116 с большой величиной В (б). Штриховые кривые — для UKn = 0,1 В

9

Рис. 7- Зависимости температурного коэффициента а т от тока / кн транзисторов

Т=-60°С

ю

коэффициента усиления в функции температуры при этом можно представить как

где аг — температурный коэффициент изменения В :

Компенсация температурных изменений В в режиме насыщения по отношению к его величине в ненасыщенном режиме и даже изме­ нение знака ат на обратный могут быть объяснены тем, что в ре­ жиме глубокого насыщения коллекторный переход транзистора оказывается смещенным, как и эмиттерный, в прямом направле­ нии. При этом часть базового тока ответвляется в коллекторный переход. С повышением температуры доля этого тока возрастает, что приводит к уменьшению В. Следует иметь в виду, что ат яв­ ляется функцией температуры и различно для отдельных образцов.

Поскольку величины коэффициентов усиления при каждом значении тока коллектора распределены по некоторому закону, можно для расчетов использовать распределение значений этих

о гоо m 600 300 /кн,мА

Рис. 10. Зависимости В = f(IKS) при различ­ ных U кн и Т для транзисторов МП 116 (а),

КТ201Б (б) и КТ316 (в) в микрорежиме

(^кн"^1 мА):

сплошные кривые — верхняя граница, штриховые — нижняя граница для 98%-процентного разброса зна­ чений В

11

коэффициентов или воспользоваться наихудшим сочетанием их предельных значений. В первом случае необходимо иметь зависи­ мость параметров распределения от тока /кн при различных на­ пряжениях UKH, что связано с потребностью в обширном стати­ стическом материале. Во втором случае допуск на изменение В оказывается завышенным.

Практически для учета температурных изменений, а также влия­ ния тока /кн целесообразно пользоваться кривыми B = f(IKH; UKH; Т), снятыми для наихудшего образца (рис. 8—10). На рис. 8 обо­ значены также области Si и S2 оптимальных значений рабочих то­ ков (при которых В максимально в заданном диапазоне темпера­ тур) для разных величин UKU и соответственно расчетные значе­ ния ВР1 и Вр2- Как видно из кривых рис. 8—10, коэффициент В сначала возрастает при увеличении тока /кн до некоторого мак­ симального значения, а затем падает. Причем этот максимум для кремниевых плоскостных транзисторов типа МП116 находится в пределах 5ч-10 мА, для кремниевых планарных типа КТ201, КТ316 он лежит в пределах 1-=-5 мА.

§ 3. Зависимости обратного тока коллекторного перехода /ко от режимов работы и температуры

Обратный ток коллекторного перехода /к0 является наиболее нестабильным параметром полупроводникового прибора. Он зави­ сит от температуры, напряжения, может значительно изменяться при старении, а также сильно различается у различных экземпля­ ров. Согласно теоретическим исследованиям ток /ко идеального р-п перехода является функцией температуры, а также некоторых свойств полупроводниковых материалов, образующих р-п переход, и не зависит от приложенного напряжения.

Экспериментальные исследования, однако, показывают, что ре­ альные р-п переходы германиевых транзисторов могут существенно отличаться от теоретической модели. Так, у многих транзисторов ток /ко существенно увеличивается с повышением напряжения, а для отдельных экземпляров транзисторов при изменении напряже­ ния /ко может увеличиваться в несколько раз. Это определяется тем, что в реальном р-п переходе существует несколько составляю­ щих обратного тока коллектора. Для упрощения представим их двумя — током идеального р-п перехода /'ко (ток насыщения) и то­ ком поверхностной утечки Г к0:

Для реальных р-п переходов возможна некоторая зависимость /'ко от напряжения, обусловленная неравномерностью свойств по­ лупроводника по объему, таких как время жизни, концентрация

12

для транзисторов П13 (а) и П25 (б):

• — для 30°С; Щ — для 40°С; X — для 60°С; к' — для 50°С

примесей и др. Однако исследования показывают, что для герма­ ниевых сплавных транзисторов влияние напряжения на величину /ко в первую очередь определяется зависимостью от напряже­ ния токов утечки 1"К0, связанных с проводимостью поверхности перехода.

По результатам испытаний при напряжении UK= 10 В построены поля корреляции (рис. 11), показывающие зависимости отношения

существует явно выраженная корреляционная связь (коэффициент кор­ реляции т) >0,5). Эта связь сильнее проявляется у транзисторов П13 при высоких температурах: +40°С-У60°С. В практике широко поль­ зуются эмпирическим соотношением, определяющим зависимость

Коэффициент а неодинаков для различных транзисторов и мо­ жет сильно изменяться в процессе работы. Принято, что для гер­ маниевых транзисторов ток /ко возрастает в 1,8 — 2,3 раза при уве-.

13-

личении температуры на 10°С, при этом а = 0,0584-0,087. На практи­ ке /к0 с ростом температуры изменяется в более, широких пределах. Зависимость тока /к0 от температуры в значительной степени опре­

величины при 20°С обратный ток коллектора может увеличиваться в 4,5 — 40 раз (рис. 12, а). При этом величина а находится в преде­ лах 0,03764-0,0922. У транзисторов П25 при увеличении температу­ ры до 60°С ток /ко может увеличиться в 9 — 22 раза (рис. 12, б).

Этим значениям - —ко----соответствуют значения а = 0,0554-0,0773.

Уко20°С

14