Pierwszenstwo: 31.05.1972 (P. 155 692) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 31.12.1975 82097 KI. 21g,11/02 MKP H01I 7/00 CZYTELNIA Twórcywynalazku: Janusz Bryzek, Wojciech Wlodarski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Sposób kompensacji temperatury w pólprzewodnikowych zlaczach P-n oraz uklad elektroniczny do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób kompensacji temperatury w pólprzewodnikowych zlaczach p-n oraz uklad elektroniczny do stosowania tego sposobu.Znane sposoby kompensacji temperatury w pólprzewodnikowych zlaczach p-n polegaja na szeregowym laczeniu zlacz tak aby suma algebraiczna wspólczynników temperaturowych tych zlacz w zadnym temperaturo¬ wym zakresie pracy byla równa albo zblizona do zera. Wada tych sposobów jest koniecznosc zmudnego doboru w trudnych warunkach technologicznych zlacz pólprzewodnikowych o jednakowych wartosciach lecz przeciw¬ nych znakach wspólczynników temperaturowych oraz mozliwosc wystepowania gradientów temperatury pomiedzy zlaczami.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu kompensacji temperatury w pólprzewodnikowych zlaczach p-n na elektronicznej drodze ukladowej, niezaleznie od wystepujacego w zlaczach mechanizmu przebicia. Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie sposobu wedlug wynalazku polegajacego na tym, ze pólprzewodnikowe zlacze p-n o dowolnym mechanizmie przebicia zasila sie pradem o ksztalcie prostokatnym a nastepnie kompen¬ suje sie wplyw temperatury przez to, iz wytwarza sie superpozycje iloczynów napiecia przewodzenia zlacza i napiecia zaporowego zlacza przez wspólczynniki, które dobiera sie zmieniajac wspólczynnik wypelnienia zasilajacego pradu prostokatnego i lub zmieniajac wspólczynniki wzmocnienia amplitud napiec przewodzenia i zaporowego dla otrzymania jednego lub dwóch napiec skompensowanych temperaturowo.Do stosowania tego sposobu opracowano uklad elektroniczny wyposazony w pradowy generator impulsów prostokatnych dodatnich i ujemnych zapewniajacy regulacje wspólczynnika wypelnienia i amplitudy impulsów polaczony lancuchowo z wejsciem ukladu usredniajacego poprzez napieciowy wzmacniacz impulsowy o nieza¬ leznie regulowanym wzmocnieniu dla dodatnich i ujemnych wartosci napiecia, przy czym miedzy wejsciem tego wzmacniacza a wyjsciem generatora wlaczone jest równolegle pólprzewodnikowe zlacze p-n.Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku umozliwia skompensowanie wplywu temperatury z pólprzewod¬ nikowym zlaczu p-n o dowolnym mechanizmie przebicia na elektronicznej drodze ukladowej przez zasilanie zlacza pradem o ksztalcie prostokatnym i w rezultacie otrzymanie jednego lub dwóch napiec skompensowanych temperaturowo.Sposób kompensacji temperatury wedlug wynalazku jest objasniony blizej za pomoca zaleznosci napiecia przewodzenia i napiecia zaporowego pólprzewodnikowego zlacza p-n od temperatury.2 82 097 Up = Upo[1--jSup(T-T6)] (D Uz = UZ0[1±^Uz(T~T0)] (2) gdzie przez Up oznaczono napiecie przewodzenia, przez Upo napiecie przewodzenia przy temperaturze poczatkowej T0, przez |3 up wspólczynnik temperaturowy napiecia przewodzenia, przez T- temperature, przez U^ napiecie zaporowe, przez Uzo napiecie zaporowe przy temperaturze poczatkowej T0, przez 0uz wspólczynnik temperaturowy napiecia zaporowego. Znak „+" lub „—" wspólczynnika temperaturowego napiecia zaporowego /3m zalezy od mechanizmu przebicia. Dla zlacz z zenerowskim mechanizmem przebicia jest on ujemny a dla zlacz z lawinowym mechanizmem przebicia dodatni. Znak wspólczynnika temperaturowego napiecia przewodzenia j3 \j jest nastomiast zawsze ujemny.Utwórzmy sume i róznice mnozonych przez odpowiednio dobrane wspólczynniki nrij napiec Up i Uz, przy czym i = 1....4.Otrzymamy wówczas.U(+) = miUp + m2Uz = miUp0 + m2UZ0 + + (T-T0)[-m1/JUpUpo±m2/JuzUzo] ' (3) U(-) = m3Up - m4Uz = m3Upo - m4 Uzo + +(T-T0)[-m3/JupUoP±m4/3uzUzo] (4) Dobierajac odpowiednio wspólczynniki nrij mozna uzyskac w równaniach (3 i 4) przy okreslonych wartosciach Upo# Uzo, ftjp, j3uz zerowanie sie wyrazen w nawiasach kwadratowych i w wyniku tego znieczulic napiecia U( + ) lub LM-) na zmiany temperatury a wiec spelnic warunki W{ + ) n 5U<" = 0 i lub =0 (5) ST 5T a wiec otrzymac jedno lub dwa napiecia skompensowane temperaturowo. Zakres znieczulenia superpozycji napiec lM + ) i IM") na zmiany temperatury zalezy od przebiegu parametrów j3u i/3uz w funkcji temperatury.W przypadku, gdy parametry te nie sa funkcja temperatury w pewnym zakresie jej zmian mozemy uzyskac spelnienie warunków (5) w tym zakresie.Realizacje praktyczna powyzszej metody kompensacji mozna uzyskac elektroniczna droga ukladowa np. przez zasilanie pólprzewodnikowego zlacza p-n o dowolnym mechanizmie przebicia pradem o ksztalcie prosto¬ katnym. Dobór wspólczynników nrij moze przebiegac wówczas doswiadczalnie przez zmiane wspólczynnika wypelnienia zasilajacego pradu prostokatnego i lub przez zmiane wspólczynników wzmocnienia amplitud napiec przewodzenia i zaporowego. Informacje o wartosci skompensowanego temperaturowo napiecia uzyskuje sie przez usrednienie za okres pradu zasilajacego superpozycji napiec IM + ) i lub U(-).Uklad elektroniczny do stosowania sposobu wedlug wynalazku w przykladowym wykonaniu pokazano na rysunku, gdzie przez 1 oznaczono pradowy generator impulsów prostokatnych, przez 3 napieciowy wzmacniacz impulsowy, przez 4 uklad usredniajacy, polaczone ze soba lancuchowo, przy czym pomiedzy wyjscie generatora a wejscie napieciowego wzmacniacza impulsowego wlaczone jest równolegle pólprzewodnikowe zlacze p-n 2.Pólprzewodnikowe zlacze p-n 2 zasilane jest z pradowego generatora impulsów prostokatnych 1. Na wejscie impulsowego wzmacniacza napieciowego 3 podawane jest napiecie Up w kierunku przewodzenia zlacza oraz napiecie Uz w kierunku zaporowym zlacza w okresach czasu odpowiadajacych odpowiednio dodatniemu i ujemnemu impulsowi zasilajacego pradu prostokatnego. Po wzmocnieniu tych napiec sa one podane na wejscie ukladu usredniajacego 4, na wyjsciu którego otrzymujemy usrednione za okres pradu zasilajacego napiecia U( + ) i U(-) bedace superpozycja napiec Up i Uz.Sposób kompensacji temperatury w pólprzewodnikowych zlaczach p-n oraz uklad elektroniczny do stosowania tego sposobu maja zastosowanie w elektronicznych zródlach napiecia odniesienia i w elektronicznych stabilizatorach napiecia.82 097 3 PL PL