Температурный дрейф

Температу́рный дрейф — изменение электрических параметров электронного устройства, электронного прибора вызванное изменением внешней температуры среды. Иногда такое изменение называют температурным уходом параметра.

Электронные активные и пассивные компоненты (транзисторы, резисторы, конденсаторы и т. п.) изменяют свои электрические параметры при изменении температуры окружающей среды. Например, коэффициенты передачи по току у транзисторов, электрическая ёмкость конденсаторов или активное сопротивление резисторов.

Изменение электрических параметров компонентов, входящих в электронное устройство, влечет за собой изменение параметров самого устройства, например, коэффициента усиления усилителя.

Определения

Различают абсолютный $D_a$ и относительный $D_r$ дрейфы некоторого параметра:

$D_a=P_t-P_0,$

$D_r=\frac{P_t-P_0}{P_0},$

где $P_0$ — величина параметра при номинальной температуре,

$P_t$ — величина параметра при отличной от номинальной температуре.

Размерность абсолютного дрейфа совпадает с размерностью самого параметра, а относительный дрейф — безразмерная величина.

Температурный дрейф также характеризуют абсолютным ${\mathrm{\Delta }}_a$ и относительным ${\mathrm{\Delta }}_r$ коэффициентами температурного дрейфа, равными абсолютному или относительному дрейфу, отнесёнными к диапазону изменения температуры, иногда в технической литературе эти коэффициенты называют температурными чувствительностями:

${\mathrm{\Delta }}_a=\frac{P_t-P_0}{t_1-t_0},$

${\mathrm{\Delta }}_r=\frac{1}{t_1-t_0}\cdot \frac{P_t-P_0}{P_0},$

где $t_1,t_0$ — разные температуры, при которых измерен параметр.

В общем случае коэффициенты температурного дрейфа зависят от разности и величины температур, то есть параметр изменяется нелинейно при изменении температура. При этом вводятся дифференциальные коэффициенты температурного дрейфа, являющиеся функциями температуры, а не константами:

${\delta }_a=\frac{dP}{dt},$

${\delta }_r=\frac{1}{P_t}\cdot \frac{dP}{dt},$

где $P_t$ — значение параметра при текущей температуре.

Влияние температурного дрейфа на эксплуатационные характеристики и способы его устранения

Температурный дрейф, как правило, приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик электронных изделий: уменьшает диапазон их рабочих температур, ухудшает точность электронных измерительных приборов, поэтому применяются различные способы борьбы с ним. Среди таких способов можно выделить:

• использование термостабильных компонентов, например, высококачественных термостабильных резисторов, имеющих малые собственные температурные дрейфы;
• введение в электронную схему дополнительных компенсирующих элементов с температурным коэффициентом противоположного знака, например, компенсирующих температурный уход терморезисторов;
• схемотехнические решения, например, применение дифференциальных усилителей или мостовых схем, в которых температурный уход с одним знаком разных пар компонентов вызывает уход выходного параметра с разными знаками, что компенсирует уход выходного параметра;
• помещение электронного устройства в среду с заведомо постоянной температурой, например, в скважины в земле;
• принудительное термостатирование электронного устройства, либо некоторых его критичных частей, например, термостатирование кварцевого генератора в цифровых частотомерах и задающего генератора в прецизионных генераторах сигнала и радиопередатчиках.