[其他]半導體電路不穩定性解決效率提高

在審

• 申請號: 101986000008332
• 申請日: 1986-12-06
• 公開（公告）號: CN1003755B
• 公開（公告）日: 1989-03-29
• 發明（設計）人: 汪克明
• 申請（專利權）人: 汪克明
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明從電路結構上來解決各種半導體電路中存在的熱不穩定性，提高功放電路的晶體管和電路效率，在晶體管發射結加偏置電壓，使偏置電路中串接的溫度敏感元件隨管溫變化的電壓值，與發射結內建場電壓隨結溫的變化值近似相等，偏置電壓與內建場電壓之差，為不隨溫度變化的常數，和根據電路工作狀態調整偏壓，來解決電路熱不穩定性。并由于發射極電阻可取任意值，輸入電壓能與偏壓疊加到發射結上，可提高功放電路中的晶體管和電路效率。輸出功率能增大１０～３００％以上。并可制造大功率集成電路，和提高各種半導體電子設備的電可靠性，降低設備成本。

本發明屬于半導體電子技術，用在各種半導體電路中，從電路結構上來解決各種半導體分立元件電路和集成電路的熱不穩定性，提高半導體功率放大電路中的晶體管和電路效率，提高半導體電子設備的電可靠性，降低半導體電子設備的成本。

在半導體分立元件電路和集成電路的各種電子電路（小信號放大電路、功效放大電路、振蕩電路、脈沖電路、直流放大電路和整流電路等）中，當環境溫度變化或晶體管集電極電流變化時，均將引起晶體管結溫變化，電路工作點將隨晶體管結溫變化，使各種半導體電子電路的工作特性不能保持穩定，即各種半導體電子電路中均存在熱不穩定性。

半導體電子電路熱穩定性差，是從第一只晶體管投入使用以來就一直存在，到現在為止未得到有效解決的問題。現理論認為，晶體管的參數，反向飽和電流I_cbo，電流放大系數β和基極-發射極正向電壓U_BE隨溫度變化，是造成晶體管溫度穩定性差的主要原因。I_cbo，β和U_BE是制造晶體管的材料，制造工藝等決定，因此，長期以來半導體電路電熱不穩定性，是作為半導體器件中的問題進行研究和解決。

從半導體理論得知，半導體材料的電導率，由該半導體材料的禁帶寬度決定，而半導體材料的禁帶寬度是隨溫度而變化的。故當半導體電子元件的結溫變化時，該半導體元件的電參數要隨結溫變化。這是半導體材料的性質決定而必然要產生的變化。故從半導體電子元件上，解決不了I_CBO，β和U_BE必然要隨半導體元件的結溫變化的問題，即從半導體元件上不能解決半導體電子電路的熱不穩定性。

以往也從電路結構上采用穩定法和補償法來對I_CBO，β和U_BE隨晶體管結溫的變化進行補償，使半導體電路熱不穩定性得到一定的改善。

據南京郵電學院，北京郵電學院編“半導體電路”一書指出：“在2～6～2節中分析3分壓式電流負反饋偏置電路的工作原理，指出這種放大電路保持工作點穩定的關鍵在于：（1）設法使U_B基本與管子參數無關而近似恒定。（2）用R_B引入足夠大的電流負反饋，來牽制I_CQ（≈IEQ）的變化。”

“分壓式電流負反饋偏置電路的工作點穩定具體條件為：I_EQR_E》U_BEQR》R_B。為了使工作點穩定，R_E應盡可能選得大些，但R_E和R_B的選擇還受到放大器其它方面要求的限制。R_E過大，在一定的電流電壓下，會使U_CEQ減小，或使R_C減小，對于放大器的交流信號的放大不利，R_B選得過小。也就是R_b1，R_b2選得過小，會使電流功率消耗很大，同時R_B過小時，對輸入的交流信號有很大的分路作用，將使放大倍數下降。”

“分壓式電流負反饋偏置放大電路的工作點穩定性在有的情況下受到限制。例如：有時R_E不允許用得很大（在功率放大和集成電路中都存在這種情況），則I_CQRR_E》U_BE的條件難以滿足，因此對U變化的穩定作用差。”