Устройство температурной коррекции характеристик полевых транзисторов Советский патент 1977 года по МПК G01R31/27 

1

Изобретение относнтся к схемам темнературной коррекции параметров линейных и нелинейных элементов, предназначено для стабилизации в широком диапазоне изменения температур характеристик нолевых транзисторов и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах и устройствах автоматического регулирования, а при создании образцовых, управляемых электронным путем проводимостей.

Известны устройства термостабилизации параметров полевых транзисторов, которые позволяют эффективно термокомпенсировать параметры элементов лишь в одной, рабочей точке характеристики.

Известиа схема температурной стабилизации полевого транзистора, содержашая источник унравляющего напряжения, резисторы и измерительный прибор.

НедостаткОдМ известного устройства является отсутствие термокомпенсации в широком интервале напряжений затвора. В результате характеристика управления проводимостью канала получается на термостабильной. Это объясняется свойствами полевых транзисторов, состоящих в том, что при изменении температуры окружающей среды выходные параметры полевых транзисторов (нроводимость канала, крутизна, ток стока) с одной стороны уменьшают свою величину вследствие изменения подвижности носителей в канале, а с другой - увеличивают за счет изменения контактной разности потенциалов перехода затвор - канал, и взаимная компенсация этих

двух механизмов изменения параметров возможна лишь в одной точке, так называемой тер.мостабильной.

Целью изобретения является расширение диапазона коррекции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены масштабный усилитель, в цепь обратной связи которого включен термозависимый элемент, источник напряжения компенсации, источипк напряжения восстановления, при этом первый вход масштабного усилителя через резистор соединен с истоком полевого транзистора, второй вход масштабного усилителя соединен через второй и третий резисторы с источником управляющего

напряжения и измерительны.м прибором н через четвертый резистор с источником напряжения компенсации, а выход масштабного усилителя соединен через резистор с затвором полевого транзистора и через другой резистор - с источником напряжения воссталовления.

Сущность термокоррекции характеристик состоит в том, что управляющее напряжение прежде чем подать на затвор транзистора

предварительно корректируют в направлении, противоположном изменению параметров транзистора в диапазоне температур. Коррек тирующее устройство в виде масштабного усилителя с термозависимой обратной связью сопряженное с термостабильной точкой иссле дуемой характеристики полевого транзистора путем соответствующего выбора величин ре зисторов и напряжений компенсации и вос становления, позволяет осуществить практиче ски полную термокоррекцию характеристик полевых транзисторов в достаточно широком интервале температур. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства температурной коррекции характеристик полевых транзисторов; на фиг 2 - одна из характеристик полевого транзистора (проводимость канала в зависимости от напрян ения затвор-исток, ири двух значениях температур окружающей среды, совмещенная с амплитудной характеристикой масштабного усилителя и поясияющая приицип ее температурной коррекции). Оиисываемое устройство содержит испытуемый транзистор 1, источник управляющего напряжения 2,. масштабный усилитель 3, содержащий в цепи отрицательной обратной связи термозависимый элемент 4, включенный между его выходом и инвертирующим входом, резисторы 5-8, источник напряжения компенсации 9, резисторы 10, 11, источник напряжеНИН восстановления 12, измерительный прибор 13. Описываемое устройство работает следующим образом. Пусть при нормальной температуре ti корректируемая характеристика полевого транзистора занимает положение А (фиг. 2), а при температуре выше нормальной tz положение Б, тогда местоположение термостабильной точки 14 на этой характеристики однозначно определено. Если расположить амплитудную характеристику масштабного усилителя 3 в системе координат Увых. у, OUax.y, начало отсчета которой смещено относительно системы координат UzOUj вдоль осей последней на величину напряжения затвора С/зо. соответствующего термостабильной точке, и выбрать результирующий коэффициент усиления схемы коррекции при нормальной температуре t, равным единице, то напряжение управления t/y источника 2 будет в точности соответствовать напряжению затвора Из иолевого транзистора 1, а амплитудная характеристика устройства коррекции будет занимать положение В. При повышенной температуре t. результирующая амплитудная характеристика схемы коррекции должна занимать иоложение Г, изменив наклон но отношению к своему иоложению В при ti на некоторый угол ф. Чтобы построить этот угол, достаточно задаться каким-либо значением проводимости канала полевого транзистора GI или G, отстоящего от значения проводимости термостабильной точки, и спроектировать точки характеристик А И Б, определяющих при температурах i и tz 6 и выбранных GZ или GI напряжение затвора t/32 и Usz или Uzi и Uzi на результирующую характеристику В устройства коррекции. Напряжению t/,42 соответствует напряжению , а устройства коррекции. Пересечение проекций напряжений t/y2 и или и f/ai определяет искомые точки 15 и 16, через которые должна проходить результирующая амплитудная характеристика Г устройства коррекции при температуре 2. Эта характеристика одновременно проходит через начало отсчета О системы Свых-у Ot/вх.у, поэтому точку 16 строить не обязательно. Аналогично поступают и в случае коррекции других характеристик полевых транзисторов, например сток-затворный, которые существенно отличаются от линейной, однако с тем отличием, что ностроение совершают с помощью касательных к этим характеристикам в термостабильной точке при двух значениях темиературы окружающей среды. Используя данное ностроепне, несложно определить требования к термозависимому элементу 4, при которых устройство коррекции обеспечит автоматическое изменение угла, осуществляя полную термокомпенсацию характеристик в широком диапазоне изменения температур. Устройство работает следующим образом. Первоначально на его вход от источника управляющего напряжения 2 подают напряжение, равное напряжению термостабильной точки f/30 транзистора 1, которое затем полностью компенсируют напрялсением источника компенсации 9 до нулевого уровня, при этом масштабный усилитель 3 с помощью резисторов 5, 8 отрегулирован так, что при изменении величины проводимости термозависимого элемента 4 в относительно широких пределах напряЛСение на его выходе не изменяется и равно нулю, а результируюп ий коэффициент передачи устройства коррекции равен единице и восстановлен уровень напрял-сения затвора UM полевого транзистора 1 с помощью источника напряжения восстановления 12. При таких условиях напряжение источника управляющего напряжения 2 в точности совпадает с наиряжением затвора транзистора 1 и показаиия измерительного прибора 13 в диапазоне управляющего напрял ения Ly соответстуют характеристике 0 1() при нормальой температуре. Изменение температуры окрулсающей среы в одну из сторон приводит к повороту хаактеристики А вокруг термостабильной точи полевого транзистора 1, например, в наравлении местоположения характеристики . Одновременно с этим термозависимый элеент 4 изменяет свою проводимость таким обазом, что амплитудная характеристика В асштабного усилителя 3 стремится к измеению своего положения вокруг точки О сисемы кородинат f/Еых. у . у в направлении естоположения амплитудной характеристики . В итоге напряжение управления f/y в устроистве коррекции получает нуж1гое приращение, соответствующее разности напряжений между координатами точек харгглтеристпк В и Г при определеипом напряжении t/y, и воздействует иа затвор полевого транзистора 1 нри данной температуре такой величиной, которая необходима для сохранения характеристики полевого транзистора при нормальной температуре и се индикаиии измерительным прибором по уровню напряжения, действующему на входе устройства коррекции t/y.

При изменении температуры окружающей среды в противоположную сторону работа схемы ко)рекции происходит в обратном порядке, сохраняя .характеристику (Uy), не подверженной влиянию температур в щироком интервале их изменения, как при нормальных условиях.

Аналогичным образом устройство работает и в случае коррекции характеристик полевых транзисторов в усилительиом режиме, например крутизны и тока стока в зависимости от напряжения затвористок.

Ф о р i у л а н 3 о б ) с т е н и я

Устройство температурной коррекции характеристик полевых транзисторов, содержащее источник управляющего напряжения, резисторы и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона коррекции, в него введены масщтабный усилитель, в цеиь обратной связи которого

включен термозависимый элемент, источник напряжения комиенсации, источник напряжения восстановления, ири этом первый вход масщтабного усилителя через резистор соединен с истоком полевого транзистора, второй

вход масщтабного усилителя соединен через второй и третий резисторы с источником управляющего напряжения и измерительным прибором и через четвертый резистор с источником напряжения компенсации, а выход масщтабного усилителя соединен через резистор с затвором полевого транзистора и через другой резистор с источником напряжения восстановления.