本发明用在各种半导体电路中，从电路结构上来解决各种半导体分立元件电路和集成电路的热不稳定性。提高半导体功率放大电路中的晶体管和电路效率，提高半导体电子设备的电可靠性，降低半导体电子设备的成本。 在半导体分立元件和集成电路的各种电子电路（小信号放大电路，功率放大电路，振荡电路、脉冲电路、直流放大电路、和整流电路等）中，当环境温度变化或晶体管集电极电流变化时，均将使晶体管结温变化，电路工作点将随晶体管结温变化，使各种半导体电子电路的工作特性不能保持稳定。即各种半导体电子电路中均存在热不稳定性。
半导体电子电路热稳定性差，是从第一只晶体管投入使用以来就一直存在。而且到现在未得到有效解决的问题。现理论认为，晶体管参数反向饱和电流ICBO、电流放大系数β和荃极一发射极正向电压UBE随温度变化。是造成晶体管温度稳定性差的主要原因。ICBO、β和UBE是由制造晶体管材料，制造工艺等决定。因此，长期以来半导体电路热不稳定性。是作为半导体器件中的问题进行研究和解决。
从半导体理论得知，半导体材料的电导率，由该半导体材料的禁带宽度决定，而半导体材料的禁带宽度是随温度而变化的。故当半导体电子元件的结温变化时，该半导体元件的电参数要随结温变化。这是半导体材料的性质决定而必然要产生的变化。故从半导体电子元件上，解决不了ICBO、β和UBE必然要随半导体元件的结温变化的问题，即从半导体元件上不能解决半导体电子电路的热不稳定性。
以往也从电路结构上采用稳定法和补偿法来对ICBO、β和UBE随晶体管结温的变化进行补偿。使半导体电路热不稳定性得到一定地改善。
据南京邮电学院，北京邮电学院编“半导体电路”一书指出：“在2～6～2节中分析3分压式电流负反馈偏置电路的工作原理，指出这种放大电路保持工作点稳定的关键在于：（1）设法使UB基本与管子参数无关而近似恒定。（2）用RE引入足够大的电流负反馈，来牵制ICQ（≈IEQ）的变化。”
“分压式电流负反馈偏置电路的工作点稳定具体条件为：IEQRE》UBEQ，βRE》RB。为了使工作点稳定，RE应尽可能选得大些，但RE和RB的选择还受到放大器其它方面要求的限制。RE过大，在一定的电流电压下，会使UCEQ减小，或使RC减小。对于放大器的交流信号的放大不利，RB选得过小，也就是Rb1，Rb2选得过小，会使电流功率消耗很大，同时RB过小时，对输入的交流信号有很大的分路作用，将使放大倍数下降。”
“分压式电流负反馈偏置放大电路的工作点稳定性在有的情况下受到限制。例如：有时RE不允许用得很大（在功率放大和集成电路中都存在这种情况），则ICQRE》UBE的条件难以满足，因此对UBE变化的稳定作用差。”
“采用硅管时，UBE的变化对工作点的稳定影响很大，为了解决这个问题，在采用硅管的放大电路中，可以在管子发射极与基极间，接一个与晶体管同一类型并有相似温度特性的正向偏置半导体二极管。以抵消晶体管UBE随温度的变化。如图一所示，如果能做到： (△U'D)/(△T) ≈ (△UBE)/(△T) 则 (△IBQ)/(△T) ≈0，则IBQ很恒定，从而工作点就十分稳定。现在由于Rb1和Rb2的分压作用，U′D＜UD所以 (△U'D)/(△T) ＜ (△VBE)/(△T) 不能实现补偿。”
“反向偏置二极管补偿ICBO变化的影响，对于锗管，ICBO的变化对工作点稳定性的影响最大。为了提高工作点稳定性，可以在基极与发射极间接一反向偏置的二极管来补偿ICBO变化的影响如附图二所示。IDO是二极管D的反向饱和电流，如果补偿二极管与晶体管的材料和制造方式是一样的，则 (△ICBO)/(△T) ≈ (△IDO)/(△T) ，于是 (△ICQ)/(△T) ≈0，ICQ近似为一定值，工作点十分稳定。”
但附图二所示电路，由于二极管反偏，实际上就是附图三所示的固定偏流放大电路。“晶体管固定偏流共射放大电路虽然有元件少，电路简单的优点，但有一个很大的缺点，就是它的静态工作点不稳定。不论是环境温度变化，还是换管时管子特性不一致，以及电路元件和电源电压的变化等都会引起工作点的变动。在影响工作点稳定的许多因素中，以温度的变化和管子β的分散性影响最大。”
文件JP昭55～146955A半导体装置，用在集成电路的镜象电流源电路中，目地在于提供半导体基片内的温度差影响小的镜象电流源回路。特点是补偿二极管D，被安置在被补偿的复数个晶体管的位置的中间，使得到一个相对于各晶体管的中间温度，对因温度差而造成的各晶体管基极电压差进行补偿。条件：若R1∶R2∶R3＝1∶1∶1，则I/I。为1/2，若R1∶R2∶R3＝1∶2∶2，则I/I。为1。
从上述资料和现在各种半导体电子电路的实际工作情况可知，现有技术无论是从半导体元件上或是电路结构上采用的稳定法，补偿法，都只能对半导体电路中的热不稳定进行一定的改善或补偿，特别是在功放电路和集成电路中，热不稳定性并未得到有效解决。故当环境温度变化或晶体管集电极电流变化时，均将引起晶体管结温变化，并使工作点变动。工作点改变后，晶体管的动态特性参数随之改变，以致放大器的一些指标发生变化，使放大器的性能不稳定。当工作点变动到接近非线性区域，甚至进入非线性区域，放大器产生严重失真，直至失去放大作用。严重时，在晶体管结温下降得很低时，弱信号的前置放大和振荡电路将可能停止工作：在晶体管结温升得高时，大信号电路中的晶体管易被烧坏。因而在功放电路中现在是采取降低晶体管的效能来使用。并由于从电路结构上所用的稳定法，补偿法对工作点的稳定度与晶体管发射极电阻RE的阻值成正比，而RE又将要消耗电路的输出功率，故电路稳定程度与电路效率相矛盾。特别是在功放电路中，就是只对电路热不稳定性进行一定改善，但晶体管和电路效率就将被大大降低，故现在功放电路中的晶体管和电路效率远低于理论计算值。如现在乙类小功率放大电路的最大输出功率（加散热片），低于理论计算值的60%，即Pom＜3Pcm1，大功率乙类放大电路的最大输出功率（加散热片），低于理论计算值的20%，即Pom＜Pcm1。电路输出功率越大，晶体管和电路效率越低，从而产生在大功率电路中，不利于和难于应用晶体管的问题。故现在一些大功率电路中，还是用寿命短，可靠性低，成本高的电子管，磁控管。
由于现技术未能使半导体电子电路的热不稳定性得到有效解决，在集成电路中只能制成小功率集成块，且受温度变化的影响大和易被烧坏。并由于直流放大电路中特性参数的变化是逐级放大的，在集成电路中为了能获得稳定的工作特性，是采取增加辅助电路来解决，因而减少单元可集电路数。
在大电流整流电路中，是采用多只整流管并联工作。当环境温度升高而使整流管的结温升高时，由于各整流管特性不可能完全相同，结温升得较高的整流管，其P-N结内建场电压的减小也较多，相当于作用到该管上的交流电压升得较高，电流也就增长得较大，管耗增大，结温又上升，形成恶性循环，致使该整流管极易先被烧坏。
由于现技术未能使半导体电子电路的热不稳定性得到有效解决，使各种半导体电子设备的电可靠性降低，设备成本增高，并使半导体电子元件的应用受到一定的影响。
本发明的目地是：解决当晶体管的结温变化时，各种半导体电路能保持为设计温度时的工作特性稳定，可靠的工作，及提高半导体功放电路中的晶体管和电路效率，使晶体管能应用在各种大功率电路中，和能制造大功率集成电路，提高集成电路的单元可集电路数，提高各种半导体电子设备的电可靠性，降低各种半导体电子设备的成本。
这里并不是必须使晶体管的参数不随结温变化，只要在晶体管的结温变化时，能使各种半导体电子电路的工作特性，能保持为设计时的特性不变，并能提高功放电路中的晶体管和电路效率，提高半导体电子设备的电可靠性，降低半导体电子设备的成本即可。
解决任务的方法，晶体管电路：是在晶体管发射结加偏置电压，偏压电路中串接正向偏置的二极管或负温度系数的热敏电阻，在功放电路中还须在偏置电压点并联反向连接的二极管。二极管或热敏电阻安装在晶体管的外壳或散热片上，使二极管或热敏电阻与晶体管外壳温度相同。调整偏置电路的电流，使二极管或热敏电阻的电压降，近似等于和略低于（丙类放大电路）晶体管发射结内建场电压，使加到晶体管发射结上的偏置电压随管温的变化值，与晶体管发射结内建场电压随结温的变化值近于相等，使偏置电压与发射结内建场电压之差，近似为不随温度变化的常数。调整偏置电路中的电阻，使偏置电压分别为本发明对各种工作状态的电路，所要求的电压近似值。在乙、丙类电路中，偏置电压与输入信号电压成串联的加到晶体管发射结上。本发明对半导体电路热不稳定性的解决，与晶体管发射极电阻RE的取值无关，RE可以根据电路其它特性的须要选取，甚至为零。
二、半导体整流电路：是在整流管的正极或负极电路中串接正温度系数的热敏电阻，热敏电阻安装在整流管的外壳或散热片上，使热敏电阻与整流管外壳温度相同。调整热敏电阻的阻值，使在设计温度时的热敏电阻的电压降，与整流管P-N结内建场电压近于相等。热敏电阻的温度特性电压系数，选取与整流管的温度特性电压系数近似相同，使热敏电阻的电压降随温度的变化值，与整流管P-N结内建场电压随温度的变化值近于相等，使加到整流管上的交流电压有效值，与整流管P-N结内建场电压之差，近似为不随温度变化的常数。
下面结合附图说明本发明的实施细节。
附图四所示的甲类放大电路，二极管D安装在晶体管BG的外壳或散热片上，二极管D与晶体管外壳温度相同。二极管的电压降和偏置电压的调整：1、将下偏置电阻R2和发射极电阻RE短接偏置电压与晶体管基极断开。调整上偏置电阻的阻值，偏置电压被从高调向低。当偏置电压加到晶体管基极上，偏置电压的值开始不变，即偏置电压接到基极后的电压值，开始仍然等于未接到基极时的电压值，此时二极管的电压降，近似等于晶体管发射结内建场电压。2、将下偏置电阻R2和发射极电阻RE接入电路，调整R2或RE的阻值，使R2上的电压降，等于输入电压最大值与RE电压降之和，即偏置电压UB＝U入max+｜VD｜+URE，则此偏置电压UB使晶体管产生的集电极静态电流Ico，即近似等于电路工作点电流ICQ。
当环境温度或晶体管集电极电流变化时，晶体管结温要变化，晶体管发射结内建场电压VD将随之而变，作用到晶体管发射结上的电压UBE＝UD+UR2-URE，与晶体管发射结内建场电压VD之差，UBE-｜VD｜要被改变，并要使晶体管集电极静态电流ICO随之而变，即要使电路工作点随结温变化。但由于偏置电压电路中的二极管D与晶体管外壳温度相同，二极管的电压降UD与晶体管发射结内建场电压VD近于相等，温度特性电压系数近似相同。因此二极管上的电压降变化值△UD，与晶体管发射结内建场电压的变化值△VD近于相等，△UD≈△VD，则作用到发射结上的电压UBE与VD之差，也就能保持为常数不变，UBE-｜VD｜＝UD-△UD+UR2-RRE-｜VD-△VD｜＝常数，晶体管集电极静态电流ICO也就保持不变，即电路工作点能稳定不变，故晶体管结温虽在变化，但电路的工作特性能保持稳定不变。
当图四电路作甲类功放时，根据本发明对该种电路所采取的上述措施，电路热不稳定性已解决，对同一只晶体管，在相同的输出功率下，晶体管管耗减小，结温降低，因而可再增加晶体管的输出功率。更由于本发明对热不稳定性的解决与发射极电阻RE的取值无关，RE可以用很小阻值的电阻，RE上所消耗的输出功率被减小，电路有效输出功率增大。因而本发明不仅解决了电路的热不稳定性，还能提高功率放大电路中的晶体管和电路效率。对同一只晶体管作甲类功放时，采用本发明后的电路输出功率，较原电路的最大输出功率能增大40%以上。
当输入电路为变压器偶合时，在偏置电压处还须并接反向连接的二极管。当图四电路工作于小信号状态，偏置电压可以高些。
此实施例实用于晶体管集电极电流流通角大于180度的各种半导体电子电路，及直流脉冲等电路。
附图五所示为变压器偶合乙类功率放大电路，电路特点是，晶体管发射结偏置电压的下偏置元件是正，反向并联的二极管D1，D2，正向偏置的二极管D1安装在被稳定的晶体管的外壳或散热片上，使二极管D1和晶体管外壳温度相同。偏置电压UB等于或小于晶体管发射结内建场电压VD与RE上电压降URE之和，UB≤VD+URE。二极管D1两端的电压降UD，等于晶体管发射结内建场电压VD，UD1＝VD。选用温度特性电压系数与晶体管近似相同的二极管，二极管正向电阻应小于或近似等于晶体管B-E结正向电阻，晶体管发射极电阻RE的阻值可以任意选用，输入电压与偏置电压成串联的加到发射结上。
偏置电压UB和二极管电压降UD的调整。1、将RE和R2短路，将偏置电压与晶体管基极断开。调整上偏置电阻R1的阻值，使偏置电压逐步减小，当将偏置电压加到晶体管的基极上，其电压值开始仍然等于未与晶体管基极接通时的电压值时，则此电压即近似为晶体管发射结内建场电压。2、将RE和R2接入电路，调整R2或RE的阻值，当将偏置电压加到晶体管基极上，其电压值开始仍然等于未与晶体管基极接通时的电压值时，则此电压即为偏置电压UB。3、若RE的阻值较小，则R2可以不用，按1调整好接上RE即可。
当晶体管的结温变化（如上升）时，晶体管发射结内建场电压VD下降，偏置电压与VD之差值要增大，要使晶体管集电极静态电流ICO增加，即电路工作点电流增加，工作点上升，要使管耗增大，结温上升，形成恶性循环，要使电路从乙类状态变成甲乙类工作状态。但本发明在偏置电路中的正向二极管D1与晶体管外壳温度相同，当晶体管结温升高时，管温随之升高，二极管D1的温度升高。由于二极管D1的电压降与VD近于相等，温度特性电压系数近似相同，二极管D1的电压减小值△UD，与晶体管发射结内建场电压的减小值△VD近于相等，使偏置电压VB与发射结内建场电压VD之差能保持不变，晶体管集电极静态电流ICO也就保持不变，即电路工作点能稳定不变。故晶体管的结温虽然在变化，但电路能保持稳定不变的工作特性。
当晶体管工作于乙类状态时，理论上要求静态时晶体管处于临界导通状态，即无信号输入时晶体管截止，ICO＝0，有信号输入时晶体管导通。但现在的乙类功放电路的信号电压与偏置电压是成并联的加到晶体管发射结上，只有当信号电压或偏置电压中任一电压高于晶体管发射结内建场电压时，晶体管才导通。故当所加偏置电压等于或低于晶体管发射结内建场电压时，静态时晶体管处于截止状态，只有当有信号输入，并且输入信号电压高于发射结内建场电压时，晶体管才导通，实际上偏置电压对电路工作未起作用。由于信号电压在从零上升到等于内建场电压之前晶体管处于截止状态。使输出的交变信号在正，负半周交接处产生间断点，即产生交越失真。为了克服交越失真，现技术是采取增加偏置电流的方法来解决，使晶体管静态时就处于导通状态，并有一定的集电极电流ICO，因而现在的乙类功放电路实际上是工作在甲乙类状态，晶体管和电路效率很低，输出功率越大，晶体管和电路效率越低。
本发明的偏置电路，使输入电压与偏置电压是成叠加的加到晶体管发射结上。静态时偏置电压使晶体管处于临界导通状态，ICO很小，近似于零。当有信号输入时，输入信号电压与偏置电压之和高于内建场电压时，晶体管就导通，并对输入电压放大。由于晶体管集电极电流流通角只是180度，故可以大大降低晶体管管耗，也降低晶体管结温，并由于采用本发明已使电路热不稳定性得到有效解决和发射极电阻RE的值可以任意选用，因而可提高乙类功放电路中的晶体管和电路效率。对同一对晶体管，在电源电压，负载电阻和电路特性指标相同的条件下，本发明的乙类功放电路的输出功率，可较原电路的最大输出功率，在小功率放大电路中可增长80%;在大功率电路中能增大100～300%以上，并有较好的高频特性。由于集电极静态电流很小，还可延长晶体管使用寿命，提高电可靠性。
附图六所示的脉冲放大电路，电路特点是在晶体管发射结加正偏置电压，下偏置元件是正，反向并联的二极管D1、D2，正向偏置的二极管D1安装在晶体管的外壳或散热片上，使二极管D1和晶体管外壳温度相同。调整上偏置电阻，使二极管D1的正向电压降，低于晶体管发射结内建场电压，偏置电压UB，低于晶体管发射结内建场电压。选用温度特性电压系数与晶体管近似相同的二极管。二极管的正向电阻小于或近似等于晶体管B-E结正向电阻。晶体管发射极电阻RE可任意取值，甚至为零。输入电压与偏置电压成叠加的加到晶体管发射结上。
当晶体管的结温变化（上升）时，晶体管发射结内建场电压减小，加到晶体管发射结上的输入信号电压与晶体管发射结内建场电压之差值增大，即相当于输入信号电压增高，因而要使输出电流增大，管耗增加，结温升高，形成恶性循环。但本发明的偏置电压与输入信号电压是叠加到晶体管发射结上。二极管D1与晶体管壳温相同，温度特性电压系数近似相同，二极管D1的电压降只略低于晶体管发射结内建场电压，故二极管D1的电压降随管温的变化值△UD，与晶体管发射结内建场电压随结温的变化值△VD近似相等。叠加到晶体管发射结上的输入电压与偏置电压之和，与晶体管发射结内建场电压之差，近似保持为不随温度变化的常数，即电路能保持稳定的工作特性。
附图六所示电路，可以解决脉冲放大电路，丙类放大电路等电路的热不稳定性，并能减小晶体管管耗，降低晶体管结温，因而对同一只晶体管，在相同条件下，能使输出功率增大10%以上。并由于晶体管的导通和截止时间减小，故还可减小输出信号失真。本电路具有较好的高频特性。
分压式电流负反馈偏置电路保持工作点稳定的关键在于：设法使UB基本上与管子参数无关而近似恒定，和用RE引入足够大的电流负反馈来牵制ICQ的变化。而本发明解决电路热不稳定性的关键则是，使UB随晶体管的结温变化。来达到UB与VD之差保持为常数，RE则与电路热不稳定性的解决无关。因而本发明与分压式电流负反馈偏置电路保持工作点稳定是完全不同的。
从电路上，附图四与附图一相同，但附图四的二极管是安装在晶体管的外壳或散热片上，使二极管和晶体管外壳温度相同。二极管两端的电压降，调整到近似等于晶体管发射结内建场电压。下偏置电阻R2的电压降，取等于输入信号电压最大值与发射极电阻RE电压降之和。发射极电阻RE与电路热不稳定性的解决无关，RE的阻值可以任意选用。这些特点是附图一电路中没有的。
附图四的电路结构与文件JP昭55-146955图6。图九相比，其特点为：二极管D是构成偏置电压的一个元件，二极管是安装在被稳定的晶体管的外壳或散热片上，二极管和晶体管外壳温度相同。二极管D的电压降是可以调整的，并近似等于晶体管发射结内建场电压。RE与电路热不稳定性的解决无关，RE的阻值可以任意选用。
附图五所示电路与现在的变压器偶合乙类功放电路（附图七）相比，其特点为：正向偏置的二极管是串接在下偏置电路中，下偏置电路中还并联反向二极管。正向连接的二极管D1安装在晶体管的外壳或散热片上，使二极管和晶体管外壳温度相同。二极管D1的电压降近似等于晶体管发射结内建场电压。偏置电压与输入信号电压成串联的加到晶体管发射结上。发射极电阻RE，与电路热不稳定性的解决无关，RE的阻值可以任意选用。下偏置电阻R2电压降，等于RE的电压降，当RE较小时，R2可以不接。
附图六所示电路与现在的脉冲放大电路（附图八）相比，其特点为：在晶体管发射结上有偏置电压，下偏置元件为正，反向并联的二极管，正向偏置的二极管D1，安装在晶体管的外壳或散热片上，使二极管D1和晶体管外壳温度相同。偏置电压低于发射结内建场电压。输入信号电压与偏置电压成串联的加到晶体管发射结上。发射极电阻RE的阻值可以任意选用。
附图五，附图六所示电路中反向连接的二极管，由于还与正向连接的二极管并联，电路结构已和附图二所示电路不同，因而 (△ICBO)/(△T) ＜＜ (△ID)/(△T) ，△ID为二极管正向电流变化值。故附图五，附图六所示电路中所接入的反向二极管，不能补偿ICBO的变化。附图五、附图六电路中所并接的反向二极管，也不是用来补偿ICBO的变化。
由于本发明对半导体电子电路热不稳定性的解决，及半导体功放电路中的晶体管和电路效率提高的特点，是现技术中没有的，故当使用本发明时，在环境温度从-60℃到55℃的范围内变化时，各种半导体电子电路的输出电压或输出功率的变化，与25℃（设计温度）时的值相比较，变化值小于2%，电路其它特性，不低于原电路在25℃时的指标。
本发明可使甲类功放电路，振荡电路，直流功放电路的输出功率，较同一只晶体管在原电路中的最大输出功率增大40%以上。可使乙类小功率放大电路的输出功率，较同一对晶体管在原电路中的最大输出功率增大80%，可使乙类大功率电路的输出功率，较该同一对晶体管在原电路中的最大输出功率，增大100～300%以上。可使脉冲电路，丙类放大电路中的输出功率或输出电流。较该晶体管在原电路中的最大输出功率或输出电流，增大10%以上。
采用本发明，可使晶体管能作各种大功率输出，以取代大功率电路中的电子管、磁控管。
本发明不仅能解决各种半导体集成电路的热不稳定性，并能增大集成电路的输出功率，增加集成电路的单元可集电路数，使功放集成块不易烧坏。
本发明还能提高半导体功放电路的高频特性。
采用本发明能提高各种半导体电子设备的电可靠性，延长半导体电子器件的使用寿命，降低各种半导体电子设备的成本。