利用二极管的温度效应设计温度补偿电路

二极管大家都很熟悉，前面也好几次对其工作特性分析过，具有导电单向性，其主要性能参数有：反向峰值电压，正向平均电流，正向耗散功率，pn结电容、温度效应，一般大家都比较关心靠前的那些参数指标，却很少过多关注后面两个参数:pn结电容和温度效应，其中pn结电容这里不予展开讨论，以后再将(主要是高频信号里面才涉及到)，本文要讨论的是利用二极管的温度效应设计出温度补偿电路，别看它貌似可有可无，但对于信号采集类的产品电路设计，是提升其信号采集精度、稳定性、重复性等重要性能的杀手锏，一个充分考虑温度补偿电路的设计师，不敢说他是位优秀设计师，但可以肯定的说他是一个负责任的设计师。

温度对二极管的特性会产生很重要的影响，温度升高对其正向工作时的二极管影响如图1所示（某二极管典型正向工作时的温度VI影响图），图1中有两条二极管正向工作的特性曲线，一条温度为25°C，另一条100°C。

图1：二极管正向工作温度影响VI图

由此可以得出两条结论：

当温度升高时，对于确定的VF值，IF随温度的升高而升高。

当温度升高时，对于确定的IF值，VF岁温度的升高而降低。

实际上，温度升高通常都会引起其正向电流(IF)升高，正向电压(VF)降低，温度降低则相反，这里电流升高、电压降低的值都很小,视具体应用设计可忽略或不可忽略。

以上讨论的是温度的变化对二极管正向电压和正向电流的影响。那么对二极管反向电压VR（针对稳压管而言）和反向电流IR影响又是如何呢？这里分两种情况来讨论，第一种情况是处于截止工作状态的二极管(非稳压二极管工作方式)，温度变化对二极管反向电压VR无影响，因为始终截止，对反向电流IR的影响和正向影响类似，如图2所示；第二种情况是对于处于反向导通状态的稳压二极管而言，反向电压VR、反向电流IR都会受温度变化影响，且变化与正向影响类似。

图2：二极管反向工作温度影响VI图（反向截止状态）

通过以上分析，已清楚二极管正反向工作时，其工作电压、电流与温度变化的关系，正是利用这种微妙的关系，从而实现了电路温度自动补偿的功能（非软件算法补偿），那么，继续往下想，温度自动补偿和二极管电压电流的变化，它们之间到底是怎么相互作用、相互影响的呢？由于温度自动补偿电路的种类千变万化，很多时候需要其它功能电路相互配合使用(如正负反馈电路)，不同的应用补偿机制也不尽相同，为了方便大家快速了解、最能直观的体会到温度补偿电路的效果，这里仅以最简单的三极管放大电路为例，如图3所示，讲讲二极管是怎么通过温度效应实现三极管放大电路的温度补偿（稳定优化）的。

注：图3的三极管放大电路已默认稳定在静态工作点

图3：简单三极管放大电路（带二极管温度补偿）

实际的温度补偿过程分析如下：

温度↑→三极管放大倍数β↑→IC↑，由此发现如果没有温度补偿电路，显然温度升高后，输出信号IC也变大了，这是不希望出现的结果，再往下看二极管那边会如何调整。

温度↑→UD↓→UBE↓→IC↓，看见没，输出信号IC降低啦，上面第1条是IC升高了，就这样通过二极管温度补偿电路，实现了电路性能的稳定，温度下降与此分析相反。

 

　　审核编辑：汤梓红