바이어스 보상

지금까지 우리는 다른 안정화 기술을 보았습니다. 부정적인 피드백 동작으로 인해 안정화가 발생합니다. 부정적인 피드백은 작동 점의 안정성을 향상 시키지만 증폭기의 이득을 감소시킵니다.

증폭기의 이득은 매우 중요한 고려 사항이므로 우수한 바이어스 및 열 안정화를 유지하기 위해 일부 보상 기술이 사용됩니다. 이제 이러한 편향 보상 기술을 살펴 보겠습니다.

불안정성에 대한 다이오드 보상

이들은 바이어스 불안정성을 처리하기 위해 다이오드를 사용하여 보상 기술을 구현하는 회로입니다. 안정화 기술은 I _C를 상대적으로 일정하게 유지하기 위해 I _B 를 변화시킬 수 있는 저항성 바이어스 회로를 사용하는 것을 말합니다 .

다이오드 보상 방법에는 두 가지 유형이 있습니다. 그들은-

V _BE 변동 으로 인한 불안정성에 대한 다이오드 보상
I _CO 변동 으로 인한 불안정성에 대한 다이오드 보상

이 두 가지 보상 방법을 자세히 이해합시다.

V _BE 변동 으로 인한 불안정성에 대한 다이오드 보상

실리콘 트랜지스터에서, V의 값의 변화는 _BE I의 변화의 결과 _C . 다이오드는 V _BE 또는 I _CO 의 변동을 보상하기 위해 이미 터 회로에 사용될 수 있습니다 . 사용되는 다이오드와 트랜지스터가 동일한 재료이므로 다이오드 양단의 전압 V _D 는 트랜지스터의 V _BE 와 동일한 온도 계수를 갖습니다 .

다음 그림은 안정화 및 보상을 통한 자기 편향을 보여줍니다.

다이오드 D는 소스 V _DD 및 저항 R _D에 의해 순방향 바이어스됩니다 . 온도 에 따른 V _BE 의 변화는 온도에 따른 V _D 의 변화와 동일 하므로 양 (V _BE – V _D )은 일정하게 유지됩니다. 따라서 전류 I _C 는 V _BE 의 변동에도 불구하고 일정하게 유지됩니다 .

I _CO 변동 으로 인한 불안정성에 대한 다이오드 보상

다음 그림은 I _CO 의 변동 보상에 사용되는 다이오드 D가있는 트랜지스터 증폭기의 회로도를 보여줍니다 .

따라서 다이오드 의 역 포화 전류 I _O 는 트랜지스터 콜렉터 포화 전류 I _CO 와 동일한 비율로 온도에 따라 증가 합니다.

$$ I = \ frac {V_ {CC}-V_ {BE}} {R} \ cong \ frac {V_ {CC}} {R} = 상수 $$

다이오드 D는 V _BE에 의해 역 바이어스되고 이를 통과하는 전류는 역 포화 전류 I _O 입니다.

이제 기본 전류는

$$ I_B = I-I_O $$

콜렉터 전류를 식에서 위의 값으로 대체합니다.

$$ I_C = \ 베타 (I-I_O) + (1 + \ 베타) I_ {CO} $$

β ≫ 1이면

$$ I_C = \ beta I-\ beta I_O + \ beta I_ {CO} $$

I거의 일정하고 다이오드의 I _O 와 트랜지스터의 I _CO 가 작동 온도 범위에서 서로를 추적하면 I _C 는 일정하게 유지됩니다.

기타 보상

전류 변화를 보상하기 위해 다이오드, 트랜지스터, 서미스터, 센 시스터 등과 같은 온도에 민감한 장치를 사용하는 다른 보상 기술이 있습니다.

이 방법에는 서미스터를 사용하는 회로와 센 시스터를 사용하는 회로의 두 가지 인기있는 유형이 있습니다. 그들을 살펴 보자.

서미스터 보상

서미스터는 온도에 민감한 장치입니다. 음의 온도 계수가 있습니다. 서미스터의 저항은 온도가 감소하면 증가하고 온도가 증가하면 감소합니다. 아래 그림은 서미스터 보상 기능이있는 자체 바이어스 증폭기를 보여줍니다.

증폭기 회로에서 온도에 따라 I _CO , V _BE 및 β 에서 발생하는 변화 는 콜렉터 전류를 증가시킵니다. 서미스터는 콜렉터 전류의 증가를 최소화하기 위해 사용됩니다. 온도가 증가함에 따라 서미스터 의 저항 R _T 가 감소하여 전류와 저항 R _E 가 증가합니다 . 이제, R 양단 전압 _E의 바이어스를 이미 터 접합 역방향 증가. 이 역방향 바이어스가 너무 높아 순방향 바이어스를 제공하는 저항 R ₁ 및 R ₂ 의 효과 도 감소합니다. 이 동작은 콜렉터 전류의 상승을 감소시킵니다.

따라서 서미스터의 온도 감도는 온도로 인해 발생하는 콜렉터 전류의 증가를 보상합니다.

센 시스터 보상

Sensistor는 양의 온도 계수를 갖는 고농도로 도핑 된 반도체입니다. Sensistor의 저항은 온도가 증가하면 증가하고 온도가 감소하면 감소합니다. 아래 그림은 Sensistor 보상 기능이있는 자체 바이어스 증폭기를 보여줍니다.

위 그림에서 Sensistor는 R ₁ 과 병렬로 배치 하거나 R _E 와 병렬로 배치 할 수 있습니다 . 온도가 증가함에 따라 병렬 조합, 서미스터 및 R ₁ 의 저항이 증가하고 전압 강하도 증가합니다. 이것은 R _2에 걸친 전압 강하를 감소시킨다 . 이 전압의 감소로 인해 순 순방향 이미 터 바이어스가 감소합니다. 그 결과 I _C가 감소합니다.

따라서 Sensistor, I의 증가에 의해 야기되는 콜렉터 전류의 상승 채용함으로써 _CO를 , V는 _BE 및 β에 의한 온도 제어 얻는다.

열 저항

트랜지스터는 온도 의존적 장치입니다. 트랜지스터가 작동하면 컬렉터 접합에 전자가 많이 흐르기 때문에 열이 많이 발생합니다. 이 열이 허용 한계 이상으로 증가하면 접합부와 트랜지스터가 손상됩니다.

손상으로부터 자신을 보호하기 위해 트랜지스터는 접합부에서 트랜지스터 케이스로 그리고 거기에서 주변의 야외로 열을 발산합니다.

주변 온도 또는 주변 공기 온도 = T _A^o C

그리고 트랜지스터의 컬렉터-베이스 접합 온도 = T _J^o C

T 같이 _J > T 차분 T _J - T _A는 P 트랜지스터에서 소비 전력보다 큰 _D는 클 것이다. 그러므로,

$$ T_J-T_A \ propto P_D $$

$$ T_J-T_A = HP_D $$

여기서 H는 비례 상수이며 다음과 같이 호출됩니다. Thermal resistance.

열 저항은 접합부에서 주변 공기로의 열 흐름에 대한 저항입니다. H로 표시됩니다.

$$ H = \ frac {T_J-T_A} {P_D} $$

H의 단위는 ^o C / 와트입니다.

열 저항이 낮 으면 트랜지스터에서 공기로 열이 쉽게 전달됩니다. 트랜지스터 케이스가 더 크면 방열이 더 좋습니다. 이것은 방열판을 사용하여 달성됩니다.

방열판

더 큰 전력을 처리하는 트랜지스터는 작동 중에 더 많은 열을 발산합니다. 이 열이 제대로 발산되지 않으면 트랜지스터가 손상 될 수 있습니다. 따라서 파워 트랜지스터는 일반적으로 큰 금속 케이스에 장착되어 작동 중에 생성되는 열을 방출하기 위해 더 넓은 영역을 제공합니다.