Temperatura ma znaczący wpływ na wydajność i charakterystykę tranzystorów, wpływając na ich działanie na różne sposoby. Jednym z efektów temperatury na tranzystorze są zmiany jego właściwości elektrycznych, w szczególności napięcia baza-emiter (V_BE) i wzmocnienia prądowego (β). Wraz ze wzrostem temperatury V_BE tranzystora zwykle nieznacznie maleje w przypadku tranzystorów krzemowych, zmieniając prąd bazowy i w konsekwencji wpływając na prąd kolektora. Zjawisko to może przesunąć punkt pracy tranzystora na jego krzywych charakterystycznych, potencjalnie prowadząc do zmian we wzmocnieniu lub zachowaniu przełączania w obwodach elektronicznych.
Temperatura wpływa na punkt pracy tranzystora, przesuwając jego charakterystykę na krzywej V_CE (napięcie kolektor-emiter) w funkcji I_C (prąd kolektora). W szczególności wzrost temperatury może spowodować, że tranzystor będzie działał przy wyższym prądzie kolektora dla danego V_CE. To przesunięcie następuje na skutek zmian wewnętrznego stężenia nośnika w materiale półprzewodnikowym wraz z temperaturą, wpływając na prąd bazowy, a tym samym zmieniając warunki polaryzacji tranzystora. Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę te efekty termiczne, aby zapewnić stabilną i niezawodną pracę obwodów tranzystorowych w całym zakresie temperatur roboczych.
Tranzystory są rzeczywiście wrażliwe na zmiany temperatury. Materiały półprzewodnikowe stosowane w tranzystorach, takie jak krzem lub arsenek galu, wykazują zmiany przewodności i stężenia nośnika wraz z temperaturą. Zmiany te wpływają na charakterystykę elektryczną tranzystora, w tym na jego wzmocnienie, prądy upływowe i napięcia przebicia. Aby złagodzić wrażliwość na temperaturę, tranzystory często pracują w określonych zakresach temperatur i mogą wymagać technik zarządzania ciepłem, takich jak radiatory lub związki termiczne, aby utrzymać optymalną wydajność i niezawodność systemów elektronicznych.
Wzrost temperatury złącza tranzystora może mieć szereg niekorzystnych skutków dla jego wydajności i trwałości. Wysokie temperatury mogą przyspieszyć dyfuzję zanieczyszczeń w materiale półprzewodnikowym, potencjalnie zmieniając z czasem właściwości elektryczne tranzystora. Nadmierne ciepło może również pogorszyć strukturę krystaliczną materiału, prowadząc do zwiększonych prądów upływowych i zmniejszonych napięć przebicia. Co więcej, niedopasowanie rozszerzalności cieplnej pomiędzy różnymi częściami zespołu tranzystora może powodować naprężenia mechaniczne, które mogą powodować uszkodzenia fizyczne lub problemy z niezawodnością. Dlatego kontrolowanie temperatury złącza poprzez odpowiednią konstrukcję termiczną ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia długoterminowej stabilności i funkcjonalności tranzystorów w obwodach elektronicznych.
Temperatura wpływa na I_CB (prąd upływu bazy kolektora) w tranzystorze, szczególnie w wyższych temperaturach. Prąd upływu bazy kolektora to niewielki prąd, który przepływa pomiędzy kolektorem a zaciskami bazy, gdy tranzystor znajduje się w stanie odcięcia lub polaryzacji zaporowej. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta wewnętrzne stężenie nośnika w materiale półprzewodnikowym, przyczyniając się do wzrostu prądu upływu. Zjawisko to występuje w wyniku termicznego wytwarzania nośników ładunku w złączach tranzystora, co wpływa na ogólną wydajność i sprawność tranzystora. Inżynierowie muszą uwzględniać te prądy upływowe i zarządzać nimi, szczególnie w zastosowaniach małej mocy, gdzie minimalizacja strat prądu ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji wydajności i niezawodności obwodu.
