/нас1Диас2 неизвестно. Вместо этого применяется метод проб и ошибок. Подгонка коллекторных резисторов производится экспериментально, обычно при помощи внешнего потенциометра или магазина сопротивлений, с одновременной проверкой изменения входного напряжения сдвига £сдв--О. Некоторые виды интегральной технологии позволяют также проводить в процессе производства начальную наст1ройку нуля сдвига путем прямой и необратимой подгонки любого из резисторов Rk.\ или /?к2.

Интересно, что какова бы ни была причина возникновения флуктуации тока /, эти флуктуации не будут нарушать настройку нуля входного напряжения сдвига. Это является следствием того, что отношение /?к2/нао z/Ki/nac i нб зависит от тока 1, а напряжение сдвига идеального усилителя Ах равно нулю. Естественно задать вопрос, будет ли данный каскад сохранять столь удобную особенность по отношению к основному возмущающему фактору - температуре?

3.1.2. Температурный дрейф входного напряжения сдвига

Отметим, во-парвых, что один лишь факт температурной независимости отношения /?к2/нас2/К1нас1 НС гарантируст нулевой величины температурного дрейфа. Остается еще существенная составляющая дрейфа

dE,JdT=E,jT, (3.13)

соответствующая абсолютной температуре, в явном виде входя-щей в уравнение (3.11), и пропорциональная мгновенному значению входного напряжения сдвига сдв. Таким образом, мы приходим к важному заключению. Условие равенства нулю основной составляющей температурного дрейфа биполярного дифференциального каскада [уравнение (3.13)] идентично» условию равенства нулю напряжения сдвига. Этот вывод имеет два практических следствия. Настройка нуля и температурно-стабильное состояние, £сдв = 0 и £сдв/й7" = 0, могут быть получены в процессе одной регулировки при одной температуре без проведения циклической прогонки во всем диапазоне рабочих температур.

Эти выводы применимы, однако, с некоторыми ограничениями, налагаемыми неявной температурной зависимостью других членов уравнения (3.11). Для оценки этих вторичных эффектов необходимо более внимательно посмотреть на выражение (3.1).

Температура проявляется в (3.1) как в явном виде через температурный потенциал kTjq, так и в неявном - через ток насыщения /нас [7]:

Здесъ С, гл рзо-=лоС10яшше, це зависящие от температуры

дТ Го q

почти не зависит от температуры и имеет в опорной точке значение

idUj,3/dT) I = -(фзо - иэо)1Т,-nk/q. (3.17)

Для иллюстрации укажем, что транзистор с показателем степени п = 2,2 и напряжением база -эмиттер {/бэо = 550 мВ при 0=+25 °С = 298 К при некотором значении /ко имеет в соответствии с уравнением (3.17) температурный коэффициент {(Бэ/дТ) \о = -2,39 мВУ°С, что хорошо согласуется с экспери-

Показатель степени п, который выражает среди прочего температурную зависимость подвижности неосновных носителей в базе, у кремниевых транзисторов с двойной диффузией принимает значение от 1,5 до 3 в зависимости от технологии [8, с. 13- 21]. Типичное значение производственного разброса этой величины составляет 0,1 у неотобранных дискретных транзисторов, а у пары транзисторов из хорошей транзисторной сборки, изготовленной по монолитной технологии, составляет 0,002. Через Фзо в (3.14) обозначена экстраполированная к абсолютному нулю температуры ширина запрещенной зоны для данного вида полупроводникового материала (у иремния фзо= 1,205 мВ).

Коэффициент С, имеющий сложный характер и включающий в себя некоторые технологические параметры (площадь эмиттера и толщину базы), можно исключить из (3.1) и (3.14), введя напряжение база - эмиттер U-бэо, соответствующее опорной рабочей точке {То, /ко)- Объединяя уравнения (3.1) и (3.14), получаем

[/бэ/Т = [Щ In /к - {klq) In C-(nk/q) In Т -f фз/Т, a для опорной точки

UbmlTMk!q) 1п/ко-(й/д) \nC~{nklq) In Го+Фзо/о-После вычитания и преобразований имеем

ln-b-*!lln. (3.15)

Это уравнение, в котором в явном виде выражены температурные зависимости (3.1), имеет фундаментальное значение для анализа температурного режима работы биполярного транзистора в активной области [9, с. 10-18].

Температурный коэффициент напряжения база - эмиттер при постоянном коллекторном токе

дЦъэ фзо - БЭо пк л , 1„ Т \ f * 1„ /к

где £одво=БЭ1о-БЭ2о - входное напряжение сдвига в опорной точке (То, /кю, .к2о), а Ап = щ-«2- Температурный дрейф входного напряжения сдвига становится равным

(Для кратности записи индекс опорной точки О в приведенном уравнении опущен.)

Причина возникновения основной компоненты температурного дрейфа (£сдв/7")-в чувствительности температурного коэффициента напряжения база - эмиттер к изменению тока. При. комнатной температуре эта составляющая имеет величину 3,3 мкВ/°С на каждый милливольт входного напряжения сдвига;

ментом. Эта величина в соответствии с (3.16) изменяется в интервале температур от -55 до -f 125°С всего лишь на =F 2,5%.

Температурный коэффициент напряжения база -эмиттер зависит, однако, от величины коллекторного тока. Эту зависи- мость можно выразить тремя способами-как изменение темпе-, ратурного коэффициента, соответствующее изменению коллек-j тарного тока па 1) одну декаду, 2) 1% и 3) величину, вызы-• вающую изменение напряжения база -эмиттер на 1 мВ.

В соответствии с последними членами уравнений (3.16) иЧ (3.15) температурный коэффициент уменьшается по абсолютной величине на .

б (дивэ/дТ) = {Щ In 10 = 200 мкВ/°С (3.18а) >

при увеличении коллекторного тока на одну декаду (в два раза), или на

б (диэ/дТ) = {Щ (б/к к) = 0,86 мкВ/°С (3.186)

при увеличении коллекторного тока на 1%, или на

б (дивэ/дТ) =6(/бэ/Т = 3,3 мкВ/°С (3.18в)

при каждом увеличении напряжения база - эмиттер ббвэ на 1 мВ при комнатной температуре.

Практическим следствием зависимости температурного коэффициента от тока является взаимная связь сдвига и дрейфа ОУ в процессе внешней настройки нуля сдвига.

Вернемся к вопросу температурной стабильности входного напряжения сдвига. Используя уравнение (3.15) для вычисле- , ния напряжений база -эмиттер t/sai и /бэ2. при одинаковой температуре Т обоих транзисторов получим

£,„,=£,,30-A.ln4-+-f-Injg5, . (3.19)