Устройство температурной коррекции характеристик полевых транзисторов

 

О П И С А Н И Е II1560l92

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 11.11.73 (21) 1969695/25 (51) М, Кл. - G 01R 31/26 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министоов СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 07.07.77 (53) УДК 621.382.3 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Свирид

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОРРЕКЦИИ

ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

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

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

Известна схема температурной стабилизации полевого транзистора, содержащая источник управляющего напряжения, резисторы и измерительный прибор.

Недостатком 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 (проводимость 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 воз:I I I Ill h B о д н о и T O I Ii U, T B I H 2 3 bI B B e M 0 l I термостабильной.

Целью изобретения является расширение диапазона коррекции.

10 Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены масштабный усилитель, в цепь обратной связи которого включен термозависимый элемент, источник напряжения компенсации, источник 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

20 напряжения и измерительным прибором и через четвертый резистор с источником напряжения компенсации, а выход масштабного усилителя соединен через резистор с затвором полевого транзистора н через другой рези25 стор — с источником напряжения восстановления.

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

30 предварительно корректируют в направлении, противоположном изменению параметров транзистора в диапазоне температур. 1(орректирующее устройство в виде масштабного усилителя с термозависпмой обратной связью, сопряженное с термостабильной точкой исследуемой характеристики полевого транзистора путем соответствую1цего выбора величин рсзисторов и напряжений компенсации и восстановления, позволяет осуществить практически 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 напряжения затвор-исток, при двух значениях температур окружающей среды, совмещенная с амплитудной характеристикой масштабного усилителя и поясняющая принцип ее температурной коррекции).

Описываемое устройство содержит испытуемый транзистор 1, источник управляющего напряжения 2,. масштабный усилитель 3, содержащий в цепи отрицательной обратной связи термозависимый элемент 4, включенный ме>кду его выходом и инвертирующим входом, резисторы 5 — 8, источник напряжения компенсации 9, резисторы 10, 11, источник напряжения восстановления 12, измерительный прибор 13.

Описываемое устройство работает следующим образом.

Пусть при нормальной температуре 4 корректируемая характеристика полевого транзистора занимает положение A (фиг. 2), а при температуре выше нормальной 4 положение

Б, тогда местоположение термостабильной точки 14 на этой характеристики однозначно определено. Если расположить амплитудную характеристику масштабного усилителя 3 в системе координат живых у, О U», >., HB IBJIO oTсчета которой смещено относительно системы координат КзОс вдоль осей последней на величину напряжения затвора 11зо, соответствующего термостабильной точке, и выбрать результирующий коэффициент усиления схемы коррекции при нормальной температуре 4, равным единице, то напря>кение управления

U> источника 2 будет в точности соответствовать напряжению затвора U3 полевого транзистора 1, а амплитудная характеристика устройства коррекции будет занимать положение

В. При повышенной температуре 4 результи- 5 рующая амплитудная характеристика схемы коррекции должна занимать положение Г, изменив наклон по отношению к своему положению В при 4 на некоторый угол го. Чтобы построить этот угол, достаточно задаться ка- 6 ким-либо значением проводимости канала полевого транзистора GI или Gã, отстоящего от значения проводимости термостабильной точки, и спроектировать точки характеристик А и Б, определяющих при температурах tl и 4 б и выбранных С4 илн Gi напря>кение затвора

К2 и U 22 или ЬЗ1 и U 31 на рсз л1 тир1 ю1цуlо характеристику В устройства коррекции. Напряжению U22 соответствует напряжечию Ь,2, а 1з — К-1 устройства коррекции. Пересечение проекций напряжений К2 и У ;2 или К1

И У з1 ОПрЕдЕЛяЕт ИСКОМЫЕ ТОЧКИ 15 Н 1б, ЧСрез которые должна проходить результиру1ощая амплитудная характеристика Г устройства коррекции при температуре 3 2. Зта характеристика одноьременно проходит через начало отсчета О системы Up„,-, О Ugy-,;, поэтому точку 1б 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 построение совершают с помощью касательных к этим характеристикам в термостабильной точке при двух значениях темперал ры окружающей среды. Используя данное построение, несложно определить требования к термозависимому элементу 4, при которых устройство коррекции обеспечит автоматическое изменение угла, oc>.ществляя полную термокомпенсацию характеристик в широком диапазоне изменения температур.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально на его вход от источника управляющего напряжения 2 подают напряжение, равное напря>кению термостабильной точки Узо транзистора 1, которое затем полностью компенсируют напряжением источника

35 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

40 напряжение на его выходе не изменяется и равно нулю, а результирующий коэффициент передачи устройства коррекции равен единице и восстановлен уровень напря>кения затвора U2o полевого транзистора 1 с помощью ис45 точника напряжения восстановления 12. При таких условиях напря>кение источника управляющего напряжения 2 в точности совпадает с напряжением затвора транзистора 1 и показания измерительного прибора 13 в диапазоне управляющего напряжения U„- соответствуют характеристике G=f(U,,) при нормальной температуре.

Изменение температуры окружающей среды в одну из сторон приводит к повороту характеристики А вокруг термостабильной точки полевого транзистора 1, например, в направлении местоположения характеристики

Б. Одновременно с этим термозависимый элемент 4 изменяет свою проводимость таким образом, что амплитудная характеристика В масштабного усилителя 3 стремится к изменению своего положения вокруг точки О системы кородпнат У„,„,,- O U», в направлении местоположения амплитуднои характеристики

5 Г. В итоге напряжение управления U,. в устройстве коррекции получает нужное приращение, соответствующее разности напряжений между координатами Tочск характеристик В ц

Г при определенном напряжении U;, и воздействует на затвор полевого транзистора 1 при данной температуре такой величиной, которая необходима для сохранения характеристики полевого транзистора при нормальной температуре и сc индикации измерительным прибором по уровню напряжения, действующему на вin,c устройства коррекции U,-.

При изменении температуры окружающей среды в противоположную сторону работа схсмы коррекции происходит в обратном порядке, сохраняя характеристику G=f(U.), не подверженной влиянию температур в широком интервале их изменения, как при нормальных условиях.

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

Формула изобрстения

Устройство п. мпературной коррекции характеристик полевых транзисторов, содержащее источник управляющего напряжения, резисторы и измерительный прибор, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона коррекции, в него введены масштабный усилитель, в цепь обратной связи которого включен термозависимый элемент, источник напряжения компенсации, источник напряжения восстановления, при этом первый вход масштабного усилителя через резистор соединен с истоком полевого транзистора, второй

15 вход масштабного усилителя соединен через второй и третий резисторы с источником упавляющего напряжения и измерительным р в. прибором и через четвертыи резистор с источником напряжения компенсации, а выход мас20 штабного усилителя соединен через резистор с затвором полевого транзистора и через другой резистор с источником напряжения восстановления.

Г