Разброс параметров транзисторов одной серии значительно затрудняет проектирование стабильных усилительных устройств. Кроме того параметры биполярных транзисторов сильно зависят от внешних факторов: изменения температуры; радиационного воздействия. Все это приводит к смещению рабочей точки на ВАХ.
Качество температурной стабилизации схемы определяется выбором положения исходной рабочей точки и ее стабильностью при изменении температуры. На стабильность рабочей точки при увеличении температуры сильное влияние оказывают: обратный ток коллекторного перехода Iкбо, который возрастает; напряжение Uбэо, которое уменьшается; коэффициент передачи тока базы, который так же возрастает.
Поэтому температурную нестабильность схемы можно оценить полным приращением тока коллектора по формуле
, (10.13)
. (10.14)
Исходя из (10.14) запишем
. (10.15)
Подставив в (10.15) значение приращения тока базы DIб, получим уравнение
, (10.16)
где – коэффициент токораспределения;
,
решив которое относительно DIк, найдем
. (10.17)
Величину называют коэффициентом температурной нестабильности.
Коэффициент температурной нестабильности показывает, во сколько раз изменение тока покоя больше в данном каскаде, чем в идеальном стабилизированном устройстве. Чем меньше S, тем стабильнее усилительный каскад.
Учитывая, что , полное приращение коллекторного тока с учетом коэффициента нестабильности будет равно
. (10.18)
Формула (10.18) может быть использована для определения DIк усилительного каскада для любой схемы включения биполярного транзистора.
Выполнив анализ коэффициент нестабильности, получим предельные значения S. При gб=1, Sмин=h21б, каскад будет обладать наилучшей стабильностью, а при gб=0, Sмакс=h21э, каскад будет обладать плохой стабильностью. Таким образом, в зависимости от соотношения Rэ и Rб значение коэффициента температурной нестабильности изменяется от h21б до h21э. Следовательно, для получения максимальной стабильности нужно стремиться к выполнению условия gб=1 или к выполнению неравенства
. (10.19)
Выполнение условия (10.19) является желательным при создании стабильных усилительных каскадов, однако уменьшение значения сопротивления Rб ограничивается снижением входного сопротивления усилительного каскада. На практике удовлетворительные результаты получаются при , которым соответствует и .
Приращение коллекторного тока за счет изменения напряжения Uбэо учитывается в (10.18) слагаемым , причем , где x – ТКН, являющийся отрицательной величиной, что учитывается в выражении (10.18) знаком минус перед DUбэо. Это указывает на то, что с ростом температуры, изменение DUбэо приводит к уменьшению приращения коллекторного тока.
Изменение коллекторного тока DIк за счет приращения коэффициента усиления транзистора по току учитывается Dh21э, обычно .