Устройство температурной коррекции характеристик полевых транзисторов

О П И С А Н И Е 111 86092 ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл,з 6 01 К 31/ сударственныи комитеавета Министоов СССР 3) УДК 621.38272) Автор изобретения В. Л. Свирид Минский радиотехнический институ71) Заявптел МПЕРАТУРНОЙ КОРРЕКЦИИПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВИзобретение 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 устройствах 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 5 двух механизмов изменения параметров возможна л 11 шь В Однои точке, так называемои термостабильной.Целью изобретения является расширениедиапазона коррекции.10 Поставленная цель достигается тем, что вустройство введены масштабный усилитель, в цепь обратной связи которого включен термозависимый элемент, источник напряжения компенсации, источник напряжения восста новления, 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 рези стор - с источником напряжения восстановления.Сущность термокоррекции характеристиксостоит в том, что управляющее напряжение прежде чем подать на затвор транзистора 30 предварительно корректируют в направлении,противоположном изменению параметров транзистора в диапазоне температур. Корректирующее устройство в виде масштабного усилителя с термозависпмой обратной связью, сопряженное с термостабильной точкой исследуемой характеристики полевого транзистора путем соответствуюгцего выбора величин резисторов 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 нз 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 между 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 температурекорректируемая характеристика полевого транзистора занимает положение А (фиг. 2), а при температуре выше нормальной 1 з положение Б, тогда местоположение термостабильной точки 14 на этой характеристики однозначно определено. Если расположить амплитудную характеристику масштабного усилителя 3 в системе координат Увых у, О Увх, у, начало отсчета которой смещено относительно системы координат /зОУ, вдоль осей последней на величину напряжения затвора 1 зо, соответствующего термостабильной точке, и выбрать результирующий коэффициент усиления схемы коррекции при нормальной температуре 1 ь равным единице, то напряжение управления У источника 2 будет в точности соответствовать напряжению затвора /з полевого транзистора 1, а амплитудная характеристика устройства коррекции будет занимать положение В. При повышенной температуре Ь результи рующая амплитудная характеристика схемы коррекции должна занимать положение Г, изменив наклон по отношению к своему положению В при 1 на некоторый угол гр. Чтобы построить этот угол, достаточно задаться ка ким-либо значением проводимости канала полевого транзистора 6 или 6 г, отстоящего от значения проводимости термостабильной точки, и спроектировать точки характеристик А и Б, определяющих при температурах 11 и Ь 6 и выбранных Оз илн 6, напряжение затвора Кз и Узз или Ьз и Сз на рсзультируюгцу 1 о характеристику В устройства коррекции. Напряжению Узз соответствует напряжечию Ь з, а Уз - К. устройства коррекции. Пересечение проекций напряжений Кз и Гзз или Кч и Ь з определяет искомье точки 15 и 1 б, через которые должна проходить результируощая амплитудная характеристика Г устройства коррекции при температуре 1 з. Зта характеристика одноьременно проходит через начало отсчета О системы Ух., ОУ,;, поэтому точку 1 б 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 обе спечит автоматическое изменение угла, осуществляя полную термокомпенсацию характеристик в широком диапазоне изменения температур.Устройство работает следующим образом. З 0 Первоначально на его вход от источника управляющего напряжения 2 подают напряжение, равное напряжению термостабильной точки Е/зо транзистора 1, которое затем полностью компенсируют напряжением источника 35 компенсации 9 до нулевого уровня, при этоммасштабный усилитель 3 с помощью резисторов 5, 8 отрегулирован так, что при изменении величины проводвмости термозависимого элемента 4 в относительно широких пределах 40 напряжение на его выходе не изменяется иравно нулю, а результирующий коэффициент передачи устройства коррекции равен едини це и восстановлен уровень напряжения затвора сз 0 полевого транзистора 1 с помощью ис точника напряжения восстановления 12. Притаких условиях напряжение источника управляющего напряжения 2 в точности совпадает с напряжением затвора транзистора 1 и показания измерительного прибора 13 в диапазоне управляющего напряжения Ь,- соответствуют характеристике 6=(У) 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 об разом, что амплитудная характеристика Вмасштабного усилителя 3 стремится к изменению своего положения вокруг точки О системы кородинатвых х О Узх т в направлении местоположения амплитуднои характеристики 5 Г. В итоге напряжение управления У, в устГГ Ъиу ройстве коррекции получает нужное приращсние, соответствующее разности напряжений между координатами то гск характеристик В ц Г при определенном напряжец У и воздействует на затвор полевого транзистора 1 при данной температуре такой величиной, которая необходима для сохранения характеристики полевого транзистора при нормальной температуре и сс индикации измерительным прибором по уровню напряжения, действующему на вхо.,с устройства коррекции У,При изменении температуры окружающей среды в противоположную сторону работа схсмы коррекции происходит в обратном порядке, сохраняя характеристику 6=К), не подверженной влиянию температур в широком интервале их измец, 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 Ъ стройство 1 смпературной 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 10 включен термозависимый элемент, источникнапряжения компенсации, источник напряжения восстановления, при этом первый вход масштабного усилителя через резистор соединен с истоком полевого транзистора, второй 15 вход масштабного усилителя соединен черезвторой и третий резисторы с источником упавляющего напряжения и измерительнымр в,прибором и через четвертыи резистор с истончником напряжения компенсации, а выход мас штабного усилителя соединен через резисторс затвором полевого транзистора и через другой резистор с источником напряжения восстановления.