二極管溫度補(bǔ)償電路及故障處理

眾所周知，PN結(jié)導(dǎo)通后有一個(gè)約為0.6V（指硅材料PN結(jié)）的壓降，同時(shí)PN結(jié)還有一個(gè)與溫度相關(guān)的特性：PN結(jié)導(dǎo)通后的壓降基本不變，但不是不變，PN結(jié)兩端的壓降隨溫度升高而略有下降，溫度愈高其下降的量愈多，當(dāng)然PN結(jié)兩端電壓下降量的絕對(duì)值對(duì)于0.6V而言相當(dāng)小，利用這一特性可以構(gòu)成溫度補(bǔ)償電路。如圖9-42所示是利用二極管溫度特性構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路。

圖9-42 二極管溫度補(bǔ)償電路

對(duì)于初學(xué)者來講，看不懂電路中VT1等元器件構(gòu)成的是一種放大器，這對(duì)分析這一電路工作原理不利。

在電路分析中，熟悉VT1等元器件所構(gòu)成的單元電路功能，對(duì)分析VD1工作原理有著積極意義。了解了單元電路的功能，一切電路分析就可以圍繞它進(jìn)行展開，做到有的放矢、事半功倍。

1．需要了解的深層次電路工作原理

分析這一電路工作原理需要了解下列兩個(gè)深層次的電路原理。

1）VT1等構(gòu)成一種放大器電路，對(duì)于放大器而言要求它的工作穩(wěn)定性好，其中有一條就是溫度高低變化時(shí)三極管的靜態(tài)電流不能改變，即VT1基極電流不能隨溫度變化而改變，否則就是工作穩(wěn)定性不好。了解放大器的這一溫度特性，對(duì)理解VD1構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路工作原理非常重要。

2）三極管VT1有一個(gè)與溫度相關(guān)的不良特性，即溫度升高時(shí)，三極管VT1基極電流會(huì)增大，溫度愈高基極電流愈大，反之則小，顯然三極管VT1的溫度穩(wěn)定性能不好。由此可知，放大器的溫度穩(wěn)定性能不良是由于三極管溫度特性造成的。

2．三極管偏置電路分析

電路中，三極管VT1工作在放大狀態(tài)時(shí)要給它一定的直流偏置電壓，這由偏置電路來完成。電路中的R1、VD1和R2構(gòu)成分壓式偏置電路，為三極管VT1基極提供直流工作電壓，基極電壓的大小決定了VT1基極電流的大小。如果不考慮溫度的影響，而且直流工作電壓+V的大小不變，那么VT1基極直流電壓是穩(wěn)定的，則三極管VT1的基極直流電流是不變的，三極管可以穩(wěn)定工作。

在分析二極管VD1工作原理時(shí)還要搞清楚一點(diǎn)：VT1是NPN型三極管，其基極直流電壓高，則基極電流大；反之則小。

3．二極管VD1溫度補(bǔ)償電路分析

根據(jù)二極管VD1在電路中的位置，對(duì)它的工作原理分析思路主要說明下列幾點(diǎn)：

1）VD1的正極通過R1與直流工作電壓+V相連，而它的負(fù)極通過R2與地線相連，這樣VD1在直流工作電壓+V的作用下處于導(dǎo)通狀態(tài)。理解二極管導(dǎo)通的要點(diǎn)是：正極上電壓高于負(fù)極上電壓。

2）利用二極管導(dǎo)通后有一個(gè)0.6V管壓降來解釋電路中VD1的作用是行不通的，因?yàn)橥ㄟ^調(diào)整R1和R2的阻值大小可以達(dá)到VT1基極所需要的直流工作電壓，根本沒有必要通過串入二極管VD1來調(diào)整VT1基極電壓大小。

3）利用二極管的管壓降溫度特性可以正確解釋VD1在電路中的作用。假設(shè)溫度升高，根據(jù)三極管特性可知，VT1的基極電流會(huì)增大一些。當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管VD1的管壓降會(huì)下降一些，VD1管壓降的下降導(dǎo)致VT1基極電壓下降一些，結(jié)果使VT1基極電流下降。由上述分析可知，加入二極管VD1后，原來溫度升高使VT1基極電流增大的，現(xiàn)在通過VD1電路可以使VT1基極電流減小一些，這樣起到穩(wěn)定三極管VT1基極電流的作用，所以VD1可以起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

4）三極管的溫度穩(wěn)定性能不良還表現(xiàn)為溫度下降的過程中。在溫度降低時(shí)，三極管VT1基極電流要減小，這也是溫度穩(wěn)定性能不好的表現(xiàn)。接入二極管VD1后，溫度下降時(shí)，它的管壓降稍有升高，使VT1基極直流工作電壓升高，結(jié)果VT1基極電流增大，這樣也能補(bǔ)償三極管VT1溫度下降時(shí)的不穩(wěn)定。

4．電路分析細(xì)節(jié)說明

電路分析的細(xì)節(jié)說明如下。

1）在電路分析中，若能運(yùn)用元器件的某一特性去合理地解釋它在電路中的作用，說明電路分析很可能是正確的。例如，在上述電路分析中，只能用二極管的溫度特性才能合理解釋電路中VD1的作用。

2）溫度補(bǔ)償電路的溫度補(bǔ)償是雙向的，即能夠補(bǔ)償由于溫度升高或降低而引起的電路工作的不穩(wěn)定性。

3）分析溫度補(bǔ)償電路工作原理時(shí)，要假設(shè)溫度的升高或降低變化，然后分析電路中的反應(yīng)過程，得到正確的電路反饋結(jié)果。在實(shí)際電路分析中，可以只設(shè)溫度升高進(jìn)行電路補(bǔ)償?shù)姆治?，不必再分析溫度降低時(shí)電路補(bǔ)償?shù)那闆r，因?yàn)闇囟冉档偷碾娐贩治鏊悸?、過程是相似的，只是電路分析的每一步變化相反。

4）在上述電路分析中，VT1基極與發(fā)射極之間PN結(jié)（發(fā)射結(jié)）的溫度特性與VD1溫度特性相似，因?yàn)樗鼈兌际荘N結(jié)的結(jié)構(gòu)，所以溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果比較好。

5）在上述電路中的二極管VD1，對(duì)直流工作電壓+V的大小波動(dòng)無穩(wěn)定作用，所以不能補(bǔ)償由直流工作電壓+V大小波動(dòng)造成的VT1管基極直流工作電流的不穩(wěn)定性。

5．故障檢測(cè)方法和電路故障分析

這一電路中的二極管VD1故障檢測(cè)方法比較簡(jiǎn)單，可以用萬用表歐姆檔在路測(cè)量VD1正向和反向電阻大小的方法。

當(dāng)VD1出現(xiàn)開路故障時(shí)，三極管VT1基極直流偏置電壓升高許多，導(dǎo)致VT1管進(jìn)入飽和狀態(tài)，VT1可能會(huì)發(fā)燒，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞VT1。如果VD1出現(xiàn)擊穿故障，會(huì)導(dǎo)致VT1管基極直流偏置電壓下降0.6V，三極管VT1直流工作電流減小，VT1管放大能力減小或進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。