Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 102
Текст из файла (страница 102)
1+5„ кб 11+ — ~1„,- "— !ко. (15-1в) !+р!+р!к ~ р!о1 Отсюда следует, что ток эмиттера значительно меныпе остальных двух токов, поскольку 11! ~ б!о., поэтому в режиме отсечки имеем: ко'к !о уко. Рассмотренный случай называют режимом гл у бо кой отсечки, так как выходной ток имеет минимальное значение. С уменьшением положительного смещения на базе до нуля транзистор продолжает оставаться запертым, но его токи несколько изменяются. Полагая У, = Еб = 0 в формулах (4-4) и считая по-прежнему 1У„! — Е„~.
трг, получаем приближенные значения токов на г р а н и ц е режима отсечки и активного режима: 1, ~ 11т1ко, (15-2а) Рк (1+ 5!) /ко' (15-2б) ! тб мкк тко. (15 2в) к гб Сравнивая выражения (15-1) н (15-2), приходим к ! гк ! ', зо ло выводу, что ток змн!тера До -б-б т!, У иа границе отсечки сущест- , О венно увеличивается н меня!г ет знак, тогда как ток базы остин!ся практически неизменным. Соответственно ток -г коллектора возрастает при- мерно на ту же величину, Рис.
15-3. Статические характеристики юг 'а; жиме чки и в иа„.е ак- ' ток зм ра. И менетиввого режима ния всех трех токов в об. ласти отсечки иллюстрируются кривыми на рис. 15-3. Напряжение У„при котором ток 1, проходит через нуль, нетрудно получить из формулы (4-4а): (15-3) 0.о =- рг1п(1+Ь) Если, например, ~а, = 20, то У,о =0,08 В. Формулы (15-1) и (15-2) были выведены в предположении, что .
Ул,=1„ой,<;Е~, (15-4а) Ул, 1„)г„к Ек. (15-45) Если сопротивление Иб велико, так что условие (15-4а) не соблюдается, то токи коллектора и эмиттера могут получиться болыве ожидаемых величин. В ззнлючение напомним, что собственно тепловой ток гхе — зто не единственный, з иногда и ие главный компонент абрзтного тока в запертом п-п переходе. Взпример, у кремниевых трзнзистаров токи в запертом состоянии определяются юкзми термагенервпии в переходах (см. $ й-б), которые знзчнтельна меньше тепловых токов гермзниевых транзисторов. Кроме того, в обоих типах трзнзисторов определенную роль могут играть токи утечки.
особенно при камнзтной и пониженных температурах. Однзка в целом режим отсечки в кремниевых трннзистарзх характерен столь малыми токами, чта его теоретический анализ прзктически не оправдан. Материал данного раздела можно считать относящимся только к гермзниевым трзнзистарзм. Спецификой дрейфовых транзисторов в области отсечки является то, что при сравнительно небольших запирающих напряжениях Е» (1 — 2, иногда до 5 В) происходит обратимый пробой эмиттериого перехода (см. з 4-12) и ток 1» резко возрастает; это, однако, не приводит к отпиранию коллекторной цепи. Режим насыщения.
В режиме насыщения оба р-п перехода транзистора смещены в положительном направлении и напряжения на них ие превышают 0„35 — 0,75 В. Обычно э. д. с. Е» и Е„значительно больше межэлектродных напряжений, поэтому токи 1» и 1„(а следовательно, и ток 1,) можно считать заданными внешней схемой: Е» — У»ь 1»= Е 1„= ń— 0„ Е» Я» ' Ек Ек (15-5а) (15-5б) В условиях заданных токов критерий насьпцения У„) О," 11, ) 0 оказывается неудобным, так как требует предварительною определения напряжений. Поэтому г(нл»сообразно (во всяком случае в статическом режиме) имать критерий мпселг(еиая, ныраженмиг) через токи.
Такой критерий легко получить из выражения (4-6). гг именно, когда транзистор находится в активном режиме (У„( 0), имеем 1„> сг1,. На границе насьпцения ((1я = 0) имеем 1„= а1„. На рис. 15 3 из точки Е» проведены две линии нагрузки, соответствующие двум разным сопротивлениям: Й» и Й»' точки пересечения 1 и 2 определяют действительный режим транзистора.
Как видим, при сопротивлении Й» транзистор еще находится в режиме отсечки, хотя и не такой глубокой, как можно было ожидать, судя по значению Е». При сопротивлении же )т» транзистор переходит в активный режим, несмотря на положительную в е л и ч и н у Е». Во избежание такого нежелательного явления следует рекомендовать выбор сопротивления )г», исходя из неравенства (15-4а]. По аналогичным соображениям сопротивление 11„должно удовлетворять неравенству (15-4б), что обычно легко выполняется. В обоих случаях под током 1се нужно понимать м а к с и м а л ьн о е з и а ч е н и е теплового тока, соответствующее наивысшей рабочей температуре. Наконец, в режиме насыщекия, когда [1„> О, имеем 1„< а1„ откуда получаем критерий насыщения в виде: 1к 1») ' — 1». нв Я (15-6) (15-7) где 1нн — касыщающий ток эмиттера.
Поскольку коэффициент а характерен для включения ОБ, а мы рассматриваем ключ ОЭ, нужно в неравенстве (15-6) перейти от коэффициента а к коэффициенту 5; тогда критерием ниеьи«[ения будет условие 16 ~' 16. 1к р .нэ где 16 „— насыщающнй ток базы. Как видим, режим насыщения определяется не значением токов, а нх соотношением и может иметь место при весьма малых токах (порядка микроампер и меньше).
Опыт показывает, что удобно иметь не только критерий насыщения, но и количественную характеристику «глубины» насыщения. Такой параметр называется степенью насии[ения Н47) и определяется как относительное превышение базовым током 16 того значения 16 „, которое характерно для границы насыщения ': й1 16 1б.н р16 1к. н (15-8) 16. н 1к. н Рассмотрим теперь зависимость межэлектродных напряжений насыщенного транзистора от заданных токов.
Используя выражения (4-4), находим: [1„= р,[п~(+Р' '+ к+ф не [~Н б к У„б = <Рг 1п[ 1, " + 1~, ке (15-9а) (15-9б) » В работе [1471, автор потерна ввел понятие степени нналненин„последнии обозначается буквой о и определяется как 16116.н, что, на нмн взгляд, менее улобио. где 116 — — (1 + ()«)1,6 — величина, аналогичная таку 1~~ [см. (4-70)1.
Напряжение [16, = — [1,6 есть входное напряжение ключа. Что касается «остаточного» напряжекия [1„, в цепи нагрузки, то оно определяется разностью [1„6 — (1,6 и с учетом (4-5) может быть приведено к виду 1 — 1к[В 16+1кб/аи16 1 [1, )п ~а . (15-10а) к1( Х) 6 неl б Если 1е 'в. 1„„, г,е, а брг(а > (3 —: 4) 7„. (т. е. степень насыщения (у' > 2 —: 3), то «остаточное» напряжение выражается более простой формулой г: (1„, ~== фг 1п (15-10б) к/( + !) б Нз выражений (15-9), (15-10) и рис.
15-4 можно сделать следующие выводы. 1. С увеличением базового тока напряжение на эмиттерном переходе (7,« меняется мало, напряжение на коллекторном переходе (7„« растет, а напряжение Ю„, (т. е. напряжение на «замкнутом» ключе) уменьшается. В предел*е, при г'а — со, получаем: (7к». маа =грг)псгг= грг)п ~1 + еп ) ьн ° (15 10в) г Например, при рг — — 0,5 ч- 5 напряжение (7 „„„составляет соответственно — 50 и — 5 мВ. 2. Напряжения на переходах (7,« и (7,л зависят от температуры примерно так же, как н в диодах (см.
$ 2-8). Однако температурные чувствительности каждого из этих напряжений несколько различны (нз-за различия в токах и коэффипнентах р) и зависят от степени насыщения. Что касается напряжения (7„, то оно, будучи р а зн о с т ь ю напряжений на переходах„зависит от температуры гораздо слабее. Это подтверждается формулами (15-10). Так, если пренебречь влиянием тепловых токов и положить 7« ) 0,17ю то нз (15-106) при й > 2 нетрудно получить, что температурная чувствительность напряженна гала» составляет не более — О,! б мв/'С, т. е. по крайней мере на порядок меньше, чем температурная чувствительность отдельных переходов.
3. Начиная от значений Ж = 3 —: 5 н выше, межэлектродные напряжения мало зависят ст тока базы, поэтому более высокие степени насьацения обычно нецелесообразны. 4. У кремниевых транзисторов, у которых тепловые токи на несколько порядков меньше, чем у германневых, напряжения на переходах получаются больше. Напряжение У„, мало зависит от тепловых токов и потому примерно одинаково у обоих типов тран- а Следует заметить, что интег р а л ьные ноэффициенты (1 я р в режиме насыщения не соответствуют формуле (4-73), которая записана для а кт и в но го режима, т.
е. для условия 17« ( О. Исходя иа выражения (4-6) н аналогичного выражения для инверсного включения, можно показать, что в режиме насьнценнн у 1 г (»от3ег ~) г -г (е э(ег 1) г — г (» «1~Т !) ге — г (» эl г 1)' дде для инверсного включения следует считать 7» < О. Рис. 15-4. Зависимость межзлектроднмх напряжений насыщенного ключа от токов и степени насыщения. где а! — проводимости ветвей, а Е, — э. д.
с. в этих г — т,- ш г„;, т- т„= !о !„;, з — !„- ветвях. ке' В случае кремн иевых транзисторов целесообразно вместо Ез подставлять Ез + 0,7 В, чтобы учесть падения напряжения на эмиттериом и коллекторном переходах. В этом случае Юг~И, ()„, а потенциал базы Ие Уг — О, т В. В более общих случаях (рис. 15-6), ногда в схеке дополнительно действует генератор тока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
