二極管的溫度補償電路及故障處理

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

眾所周知，PN結(jié)導(dǎo)通后有一個約為0.6V（指硅材料PN結(jié)）的壓降，同時PN結(jié)還有一個與溫度相關(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值對于0.6V而言相當(dāng)小，利用這一特性可以構(gòu)成溫度補償電路。

對于初學(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深層次的電路原理。

（1）VT1等構(gòu)成一種放大器電路，對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，對理解VD1構(gòu)成的溫度補償電路工作原理非常重要。

（2）三極管VT1有一個與溫度相關(guān)的不良特性，即溫度升高時，三極管VT1基極電流會增大，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工作原理時還要搞清楚一點：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溫度補償電路分析

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

（1）VD1的正極通過R1與直流工作電壓+V相連，而它的負極通過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)通的要點是：正極上電壓高于負極上電壓。

（2）利用二極管導(dǎo)通后有一個0.6V管壓降來解釋電路中VD1的作用是行不通的，因為通過調(diào)整R1和R2的阻值大小可以達到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的基極電流會增大一些。當(dāng)溫度升高時，二極管VD1的管壓降會下降一些，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，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，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，這樣也能補償三極管VT1溫度下降時的不穩(wěn)定。

4．電路分析細節(jié)說明

電路分析的細節(jié)說明如下。

（1）在電路分析中，若能運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）溫度補償電路的溫度補償是雙向的，即能夠補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）分析溫度補償電路工作原理時，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。在實際電路分析中，可以只設(shè)溫度升高進行電路補償?shù)姆治?，不必再分析溫度降低時電路補償?shù)那闆r，因為溫度降低的電路分析思路、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，因為它們都是PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，所以溫度補償?shù)慕Y(jié)果比較好。

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

5．故障檢測方法和電路故障分析

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

當(dāng)VD1出現(xiàn)開路故障時，三極管VT1基極直流偏置電壓升高許多，導(dǎo)致VT1管進入飽和狀態(tài)，VT1可能會發(fā)燒，嚴重時會燒壞VT1。如果VD1出現(xiàn)擊穿故障，會導(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入截止狀態(tài)。

審核編輯黃昊宇