CS216287B1 - Connection of the thermal compenzation of the working point of transistors controlled by the electric field - Google Patents

Description

Vynález sa týká zapojenia obvodov teplotnej kompenzácie pracovného bodu tranzistorov riadených elektrickým polom v oblasti kryogénnych teplot použitím kombinácie odporov a polovodičových diod.

Doposial’ sú známe zapojenia teplotnej kompenzácie FET zaručujúce minimálně změny polohy pracovného bodu v rozsahu teplot niekolikých desiatok stupňov Celsia okolo nuly, využívajúce přitom najčaistejšie tsptotoe závislé odpory zapojené do obvodov jednosmernej napaťovej, alebo prúdovej 216287 spátnej vazby tak, aby změny polohy pracovného bodu vyvolané změnou teploty okolia holi kompenzované pósobením teplotně závislého odporu. Ďalej sú známe tiež zapojenia, ktoré za tým istým účelom využívajú namiesto teplotně závislých odporov polovodičové diody v usporiadaní ibežnom pre' teplotně kompenzácie pracovného bodu bipolárnych tranzistorov. Konečne existujú zapojenia, ktoré problém teplotnej kompenzácie pri velmi nízlkych teplotách riešia tak, že v najbližšom okolí tranzistorov přídavným ohre- 2 vom zmenšujú povodně teplotně změny a udržujú prevádzkovú teplotu v určitých medziach. Nevýhodami týchto riešení je to, že účinná kompenzácia, nepriaznivého posunu voltampérových charakteristik tranzistorov riadených elektrickým pol’om bola zváčša obmedzená na teplotný rozsah niekoikých děsiatok stupňov Celsia okolo nuly. Ďalej ich privysoké tepelné straty holi obmedzujúcim činitel’om pre ich využitie pri velmi nízkých teplotách, čím spósobovali velký odpař chladiaceho tekutého média, kde napriek zložitosti zapoj enia kompenzačně účinky boli nedostatečné kvóli obmedzenému výběru použitelných súčiastok.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje vynález.

Podstata zapoj enia teplotně j kompenzácie pracovného bodu tranzistorov riadených elektrickým polom podlá vynálezu spočívá v tom, že na prvý vývod napájacieho zdroja sú připojené svojimi hornými koncami prvý odpor, druhý odpor' a impedancia, pričom spodný koniec prvého odporu je spolu s anodovým vývodom prvej diody spojený s jedným koneom tretieho odporu, ktorého druhý koniec je spojený s vývodom prvého hradla tranzistora, spodný koniec druhého odporu je spolu s anodovým vývodom druhej diody připojený na druhé hradlo tranzistoru a spodný koniec impedancie je připojený na kolektorový vývod tranzistoru, ktorého emitorový vývod je spojený s horným konoom štvrtého odporu, ktorého spodný koniec je spolu s katodovými vývodmi prvej diody a druhej diody připojený na druhý vývod napájacieho zdroja.

Prínosom vynálezu je, že jednoduchým spósobom umožňuje rozšírenie využitelnosti tranzistorov riadených elektrickým polom na ich spolaihlivú prevádzku aj v celej oblasti kryogénnych teplót, pričom znižuje tepelné straty, čo v případe použitia tekutých chladiacich médií znižuje ich odpař. Zapojenie umožňuje buď automatická stabilizáciu pracovného bodu, připadne kolektorového prúdu, alebo kompenzáciu změny strmosti tranzistora. Vhodnou kombináciou typu diod zapojených v sérii umožňuje rozšírenie oblasti požadovanej kompenzácie až do 370 K.

Na připojených výkresoch sú znázorněné jednak schéma zapoj enia a jednak grafické podchytenie dejov charakterizuj úcich procesy, ktoré pri kompenzácii prebiehajú, kde na obr. 1 je příklad zapojenia podlá vynálezu, v ktorom je použitý dvoj hradlový elektrickým polom riadený tranzistor s kanálom vodivosti typu N a dve germaniové diody, na obr. 2 sú 'znázorněné převodové charakteristiky pre tranzistor tohto typu (MOS FET), typické pre oblasť velmi nízkých teplót, pri medzných prevádzkových teplotách spolu s odpovedajúcimi krajnými polohami odporové j priamky, ktoré sú jednoznačné dané ty- pom diod zapojených na prvé a druhé hradlo tranzistora.

Na prvý vývod 1 (obr. 1) napájacieho zdroja 2 sú připojené svojimi hornými koncami prvý odpor 3, druhý odpor 4 a impedancia 5, pričom spodný koniec prvého odporu 3 je spolu s anodovým vývodom prvej diody 8 spojený s jedným koneom tretieho odporu 6, ktorého* druhý koniec je spojený s vývodom prvého hradla tranzistora 7, spodný koniec druhého odporu 4 je spolu s anodovým vývodom druhej diody 9 připojený na druhé hradlo tranzistora 7, a spodný koniec impedancie 5 je připojený na kolektorový vývod tranzistora 7, ktorého emitorový vývod je spojený s horným konoom štvrtého odporu 10, spodný koniec ktorého je spolu s 'katodovými vývodmi prvej diody 8 a druhej diody 9 připojený na druhý vývod 11 napájacieho zdroja 2. Na obr. 2 křivka 12 znázorňuje závislost prúdu kolektora tranzistora 7 na predpátí jeho prvého hradla pri konštantnom napatí druhého hradla pri kryogénnej teplote Tl. Křivka 13 znázorňuje túto závislost pri teplote T2, pričom T2 < Tl. Priamka 14 znázorňuje hodnotu odporu 10 pri teplote Tl a priamka 15 znázorňuje hodnotu odporu 10 pri teplote T2. Křivka 12 znázorňuje závislosť prúdu kolektoru tranzistora 7 na predpátí jeho prvého hradla pri konštantnom napatí druhého hradla určenom otváracím napátím druhej diody 9 a nulovej hodnotě štvrtého odporu 10 pri kryogénnej teplote Tl. Křivka 13 zobrazuje túto závislosť pri kryogénnej teplote T2, pričom teplota T2 je menšia ako Tl. Poloha a sklon priamky 14 sú pri teplote Tl dané otváracím napátím prvej diody 8 pri teplote Tl připoj enej cez třetí odpor 6 na prvé hradlo tranzistoru 7 a hodnotou štvrtého odporu 10, ktorý je zapojený do jeho emitorového přívodu. Poloha priamky 15 pri teplote T2 závisí na otváracom napatí prvej diody 8 pri, teplote T2. Vhodnou volbou typu prvej diody 8 a druhej diódy 9 a hodnoty.štvrtého odporu 10 je možné v danom rozsahu kryogénnych teplót Tl až T2 zaistiť buď automatickú stabilizáciu pracovného bodu, připadne kolektorového prúdu, alebo kompenzáciu změny strmosti tranzistora 7.

Zapoj enie podlá vynálezu móže byť použité v elektronických, zariadeniach pracujúcich pri kryogénnych teplotách, ako sú jednosměrné i striedavé (ní, mf, vf) zosilňovače, oscilátory a zmiešovače rovnako, ako aj v zariadeniach analógovej a digitálnej meraoej techniky. Použitím svietiacich diod v zapojení podTa vynálezu je možné ďalej znížiť tepelné straty a odpař tekutého chladiaceho média. Zapoj enie podlá vynálezu je použitelné pre váčšinu v súčasnosti vyrábaných jedno, alebo dvojhradlových FET-ov, pričom u jednohradlových FET-ov funkciu druhého hradla móže nahradit zvlášť vyvedený substrát. 3

Claims (2)

1. PREDMET VYNÁLEZU Zapojenie teplotnej fcompenzácie pracovného 'bodu tranzistorov naděných elektrickým polom, vyznačené tým, že na prvý vývod (1) napájacieho zdroja (2) sú připojené svojimi hornými koncami prvý odpor (3), druhý odpor (4) a impedancia (5), pričom spádný koniec prvého odporu (3) je spolu s anodovým vývodom prvej diódy (8) spojený s jedným konoom tretieho odporu (6), ktorého druhý koniec je spojený s vývodom prvého hradla tranzistora (7), spodný koniec druhého odporu (4) je spolu s anodovým vývodom druhej diódy (9) připojený na druhé hradlo tranzistoru (7) a spodný koniec impedancie (5) je připojený na kolektorový vývod tranzistoru (7), ktorého emitorový vývod je spojený s horným koncom štvrtého odporu (10), ktorého spodný koniec je spolu s katodovými vývodmi prvej diódy (8) a druhej diódy (9) připojený na druhý vývod (11) napájacieho zdroja (2).
2. 2 výkresy

   216287

   Vytlačili TSNP, n. p., Martin Cena Kčs 2,40