二极管温度补偿电路及故障处理

二极管温度补偿电路及故障处理

刘福禄

(重庆工贸职业技术学院重庆408000）

摘要：PN结在正向和反向偏置状态下的压降受温度影响结果相反，当正向偏置的PN结随温度升高而压降增大时，反向偏置的PN结压降则下降，这样一个压降增大,另一个减小，相互抵消,使两个PN结压降之和基本不变，达到温度补偿的目的。

关键词：二极管温度补偿故障处理

众所周知，PN结导通后有一个约为0.6V（指硅材料PN结）的压降，同时PN结还有一个与温度相关的特性：PN结导通后的压降基本不变，但不是不变，PN结两端的压降随温度升高而略有下降，温度愈高其下降的量愈多，当然PN结两端电压下降量的绝对值对于0.6V而言相当小，利用这一特性可以构成温度补偿电路。如图9-42所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。

对于初学者来讲，看不懂电路中VT1等元器件构成的是一种放大器，这对分析这一电路工作原理不利。

在电路分析中，熟悉VT1等元器件所构成的单元电路功能，对分析VD1工作原理有着积极意义。了解了单元电路的功能，一切电路分析就可以围绕它进行展开，做到有的放矢、事半功倍。

1．需要了解的深层次电路工作原理

分析这一电路工作原理需要了解下列两个深层次的电路原理。

1）VT1等构成一种放大器电路，对于放大器而言要求它的工作稳定性好，其中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变，即VT1基极电流不能随温度变化而改变，否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性，对理解VD1构成的温度补偿电路工作原理非常重要。

2）三极管VT1有一个与温度相关的不良特性，即温度升高时，三极管VT1基极电流会增大，温度愈高基极电流愈大，反之则小，显然三极管VT1的温度稳定性能不好。由此可知，放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造成的。

2．三极管偏置电路分析

电路中，三极管VT1工作在放大状态时要给它一定的直流偏置电压，这由偏置电路来完成。电路中的R1、VD1和R2构成分压式偏置电路，为三极管VT1基极提供直流工作电压，基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。如果不考虑温度的影响，而且直流工作电压+V的大小不变，那么VT1基极直流电压是稳定的，则三极管VT1的基极直流电流是不变的，三极管可以稳定工作。

在分析二极管VD1工作原理时还要搞清楚一点：VT1是NPN型三极管，其基极直流电压高，则基极电流大；反之则小。

3．二极管VD1温度补偿电路分析

根据二极管VD1在电路中的位置，对它的工作原理分析思路主要说明下列几点：

1）VD1的正极通过R1与直流工作电压+V相连，而它的负极通过R2与地线相连，这样VD1在直流工作电压+V的作用下处于导通状态。理解二极管导通的要点是：正极上电压高于负极上电压。

2）利用二极管导通后有一个0.6V管压降来解释电路中VD1的作用是行不通的，因为通过调整R1和R2的阻值大小可以达到VT1基极所需要的直流工作电压，根本没有必要通过串入二极管VD1来调整VT1基极电压大小。

3）利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VD1在电路中的作用。假设温度升高，根据三极管特性可知，VT1的基极电流会增大一些。当温度升高时，二极管VD1的管压降会下降一些，VD1管压降的下降导致VT1基极电压下降一些，结果使VT1基极电流下降。由上述分析可知，加入二极管VD1后，原来温度升高使VT1基极电流增大的，现在通过VD1电路可以使VT1基极电流减小一些，这样起到稳定三极管VT1基极电流的作用，所以VD1可以起温度补偿的作用。

4）三极管的温度稳定性能不良还表现为温度下降的过程中。在温度降低时，三极管VT1基极电流要减小，这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管VD1后，温度下降时，它的管压降稍有升高，使VT1基极直流工作电压升高，结果VT1基极电流增大，这样也能补偿三极管VT1温度下降时的不稳定。

4．电路分析细节说明

电路分析的细节说明如下。

1）在电路分析中，若能运用元器件的某一特性去合理地解释它在电路中的作用，说明电路分析很可能是正确的。例如，在上述电路分析中，只能用二极管的温度特性才能合理解释电路中VD1的作用。

2）温度补偿电路的温度补偿是双向的，即能够补偿由于温度升高或降低而引起的电路工作的不稳定性。

3）分析温度补偿电路工作原理时，要假设温度的升高或降低变化，然后分析电路中的反应过程，得到正确的电路反馈结果。在实际电路分析中，可以只设温度升高进行电路补偿的分析，不必再分析温度降低时电路补偿的情况，因为温度降低的电路分析思路、过程是相似的，只是电路分析的每一步变化相反。

4）在上述电路分析中，VT1基极与发射极之间PN结（发射结）的温度特性与VD1温度特性相似，因为它们都是PN结的结构，所以温度补偿的结果比较好

5）在上述电路中的二极管VD1，对直流工作电压+V的大小波动无稳定作用，所以不能补偿由直流工作电压+V大小波动造成的VT1管基极直流工作电流的不稳定性。

5．故障检测方法和电路故障分析

这一电路中的二极管VD1故障检测方法比较简单，可以用万用表欧姆档在路测量VD1正向和反向电阻大小的方法。

当VD1出现开路故障时，三极管VT1基极直流偏置电压升高许多，导致VT1管进入饱和状态，VT1可能会发烧，严重时会烧坏VT1。如果VD1出现击穿故障，会导致VT1管基极直流偏置电压下降0.6V，三极管VT1直流工作电流减小，VT1管放大能力减小或进入截止状态。

参考文献

[1]刘福禄.电工电子技术[M]. 西南交通大学出版社, 2013.2.

[2]查丽斌.模拟电子技术[M]. 电子工业出版社, 2013.1.

[3]刘福禄.现代电气控制技术[M],大连理工大学出版社,2014年1月.