Bồi thường thiên vị
Cho đến nay chúng ta đã thấy các kỹ thuật ổn định khác nhau. Sự ổn định xảy ra do hành động phản hồi tiêu cực. Các phản hồi tiêu cực, mặc dù cải thiện sự ổn định của điểm hoạt động, nó làm giảm độ lợi của bộ khuếch đại.
Vì độ lợi của bộ khuếch đại là một yếu tố rất quan trọng nên một số kỹ thuật bù được sử dụng để duy trì độ lệch và ổn định nhiệt tuyệt vời. Bây giờ chúng ta hãy đi qua các kỹ thuật bù sai lệch như vậy.
Diode bù cho sự không ổn định
Đây là những mạch thực hiện kỹ thuật bù sử dụng điốt để đối phó với sự mất ổn định xu hướng. Các kỹ thuật ổn định đề cập đến việc sử dụng các mạch xu hướng điện trở cho phép I B thay đổi để giữ I C tương đối không đổi.
Có hai loại phương pháp bù diode. Họ là -
- Diode bù cho sự mất ổn định do biến đổi V BE
- Diode bù cho sự mất ổn định do biến đổi I CO
Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về hai phương thức bồi thường này.
Diode bù cho sự không ổn định do biến đổi V BE
Trong một transistor Silicon, những thay đổi trong giá trị của V BE kết quả trong những thay đổi trong I C . Một diode có thể được sử dụng trong mạch phát để bù các biến thể trong V BE hoặc I CO . Vì điốt và bóng bán dẫn được sử dụng cùng vật liệu nên điện áp V D trên điốt có cùng hệ số nhiệt độ với V BE của bóng bán dẫn.
Hình sau cho thấy sự tự thiên vị với tính năng ổn định và bù trừ.
Các diode D được mong thiên vị bởi nguồn V DD và điện trở R D . Sự biến thiên của V BE theo nhiệt độ giống như sự biến thiên của V D theo nhiệt độ, do đó đại lượng (V BE - V D ) không đổi. Vì vậy dòng điện I C không đổi mặc dù V BE biến thiên .
Diode bù cho sự không ổn định do biến đổi I CO
Hình dưới đây cho thấy sơ đồ mạch của một bộ khuếch đại bóng bán dẫn có diode D được sử dụng để bù biến thiên I CO .
Vì vậy, dòng bão hòa ngược I O của diode sẽ tăng theo nhiệt độ ở cùng tốc độ với dòng bão hòa I CO của transistor .
$$ I = \ frac {V_ {CC} - V_ {BE}} {R} \ cong \ frac {V_ {CC}} {R} = Hằng số $$
Các diode D là ngược lại thiên vị bởi V BE và dòng điện qua nó là ngược bão hòa hiện nay tôi O .
Bây giờ dòng điện cơ bản là,
$$ I_B = I - I_O $$
Thay thế giá trị trên trong biểu thức cho dòng điện thu.
$$ I_C = \ beta (I - I_O) + (1 + \ beta) I_ {CO} $$
Nếu β ≫ 1,
$$ I_C = \ beta I - \ beta I_O + \ beta I_ {CO} $$
Igần như không đổi và nếu I O của diode và I CO của bóng bán dẫn theo dõi nhau trong phạm vi nhiệt độ hoạt động, thì I C không đổi.
Các khoản bồi thường khác
Có các kỹ thuật bù khác đề cập đến việc sử dụng các thiết bị nhạy cảm với nhiệt độ như điốt, bóng bán dẫn, nhiệt điện trở, Cảm biến, v.v. để bù cho sự biến đổi của dòng điện.
Có hai loại mạch phổ biến trong phương pháp này, một loại sử dụng nhiệt điện trở và một loại sử dụng Sensistor. Hãy để chúng tôi xem xét chúng.
Bù nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở là một thiết bị nhạy cảm với nhiệt độ. Nó có hệ số nhiệt độ âm. Điện trở của một nhiệt điện trở tăng khi nhiệt độ giảm và nó giảm khi nhiệt độ tăng. Hình dưới đây cho thấy một bộ khuếch đại tự phân cực có bù nhiệt điện trở.
Trong mạch khuếch đại, những thay đổi xảy ra trong I CO , V BE và β theo nhiệt độ, làm tăng dòng điện thu. Thermistor được sử dụng để giảm thiểu sự gia tăng dòng điện cực góp. Khi nhiệt độ tăng, điện trở R T của thermistor giảm, làm tăng dòng điện qua nó và điện trở R E . Bây giờ, điện áp phát triển trên R E tăng lên, làm sai lệch ngược lại điểm nối bộ phát. Phân cực ngược này cao đến mức ảnh hưởng của điện trở R 1 và R 2 cung cấp phân cực thuận cũng bị giảm. Hành động này làm giảm sự gia tăng trong dòng thu.
Do đó, độ nhạy nhiệt độ của nhiệt điện trở bù cho sự gia tăng dòng điện thu, xảy ra do nhiệt độ.
Bù cảm biến
Cảm biến là một chất bán dẫn được pha tạp nhiều có hệ số nhiệt độ dương. Điện trở của cảm biến tăng khi nhiệt độ tăng và giảm khi nhiệt độ giảm. Hình dưới đây cho thấy một bộ khuếch đại tự phân cực có bù Sensistor.
Trong hình trên, các Sensistor có thể được đặt song song với R 1 hoặc song song với R E . Khi nhiệt độ tăng, điện trở của sự kết hợp song song, nhiệt điện trở và R 1 tăng và giảm điện áp của chúng cũng tăng. Điều này làm giảm điện áp rơi trên R 2 . Do sự giảm của điện áp này, độ lệch của bộ phát chuyển tiếp ròng giảm. Kết quả của điều này, I C giảm.
Do đó, bằng cách sử dụng Cảm biến, sự gia tăng dòng điện thu gây ra bởi sự gia tăng I CO , V BE và β do nhiệt độ, sẽ được kiểm soát.
Cách nhiệt
Bóng bán dẫn là một thiết bị phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi bóng bán dẫn hoạt động, điểm nối bộ thu nhận được dòng điện tử nặng và do đó có nhiều nhiệt được tạo ra. Nhiệt này nếu tăng thêm vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm hỏng tiếp giáp và do đó làm hỏng transistor.
Để bảo vệ chính nó khỏi bị hư hỏng, bóng bán dẫn tản nhiệt từ điểm nối đến vỏ bóng bán dẫn và từ đó ra không khí thoáng xung quanh nó.
Đặt, nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc nhiệt độ của không khí xung quanh = T A o C
Và, nhiệt độ của điểm nối cơ sở cực thu của bóng bán dẫn = T J o C
Khi T J > T A , chênh lệch T J - T A lớn hơn công suất tiêu tán trong transistor P D sẽ lớn hơn. Vì vậy,
$$ T_J - T_A \ propto P_D $$
$$ T_J - T_A = HP_D $$
Trong đó H là hằng số tỉ lệ, và được gọi là Thermal resistance.
Nhiệt trở là khả năng chống lại dòng nhiệt từ chỗ tiếp giáp với không khí xung quanh. Nó được ký hiệu là H.
$$ H = \ frac {T_J - T_A} {P_D} $$
Đơn vị của H là o C / oát.
Nếu điện trở nhiệt thấp, việc truyền nhiệt từ bóng bán dẫn vào không khí sẽ dễ dàng. Nếu trường hợp bóng bán dẫn lớn hơn, tản nhiệt sẽ tốt hơn. Điều này đạt được bằng cách sử dụng tản nhiệt.
Tản nhiệt
Bóng bán dẫn xử lý công suất lớn hơn, tản nhiệt nhiều hơn trong quá trình hoạt động. Nhiệt này nếu không được tản ra đúng cách có thể làm hỏng bóng bán dẫn. Do đó, các bóng bán dẫn điện thường được gắn trên các vỏ kim loại lớn để cung cấp một diện tích lớn hơn để nhận nhiệt tỏa ra trong quá trình hoạt động của nó.
Tấm kim loại giúp tản nhiệt bổ sung từ bóng bán dẫn được gọi là heat sink. Khả năng của bộ tản nhiệt phụ thuộc vào vật liệu, thể tích, diện tích, hình dạng, sự tiếp xúc giữa vỏ và bộ tản nhiệt, và sự chuyển động của không khí xung quanh bộ tản nhiệt.
Bộ tản nhiệt được chọn sau khi xem xét tất cả các yếu tố này. Hình ảnh cho thấy một bóng bán dẫn công suất với một tản nhiệt.
Một bóng bán dẫn nhỏ trong hình trên được cố định vào một tấm kim loại lớn hơn để tản nhiệt, để bóng bán dẫn không bị hỏng.
Chạy trốn nhiệt
Việc sử dụng tản nhiệt tránh được vấn đề Thermal Runaway. Đó là tình trạng khi nhiệt độ tăng dẫn đến tình trạng nhiệt độ tăng hơn nữa, dẫn đến sự phá hủy của chính thiết bị. Đây là một loại phản hồi tích cực không thể kiểm soát.
Heat sinkkhông phải là sự cân nhắc duy nhất; các yếu tố khác như điểm hoạt động, nhiệt độ môi trường xung quanh và loại bóng bán dẫn được sử dụng cũng có thể gây ra hiện tượng thoát nhiệt.