Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Формула (15-11а) танже обобщаегси н дли рнс. !5.6, а и б принимает соответственно внд: ТЛя~+( . (!5-ь!6) г= ХЕ!г!+ ( г= (15-!!в) ГДЕ гжт — та ЧаетЬ ПРОВОДИМОСтн гж, КптОРаа Ш У Н т И Р У Е т Г Е Н Е Р а т О Р гока. Формула (15-11в) остаетса в силе и в том случае, когда генератор тока по!г ключеи не к «землеь как на рис. 15-6, б, а к узловой точке. В атом случае под проводимостью пап следует опять понимать ту часть проводимости лж, которая нунтирует генератор (на рис. 15-6, б — зто проводимость гжк). знсгоров (если не учитывать омических падений напряжения— см. ниже).
Сравнительно малые межэлектродные напряжения насьпценного транзистора иногда позволяют считать его «эквипотенциальиой точкой», что существенно Ю упрощает статический аиаа лиз многих импульсных схем. На рис. 15-5, а в качестве примера показана обобщенг ная схема транзисторного !у ключа с источникаьщ смеще- 0 г 9 а а (О ния и сопротивлениями в пе- Е пях всех трех электродов. В режиме насыщения и при т' Я условии Е„Ее, Е„>1 В схему на рис. 15-5, а можно заменить эквивалентной схемой на рис. 15-5, б, в которой поп„, тенциал узловой точки — по- О У а а !у тенг(иал транзистора — оп- г а ределяется известной форму-г лой узлового напряжения -ч 152): -а ()г = — 'г', (15-11а) Еа~ Выше мы не учитывали объемных сопротивлений слоев.
Учет этих сопротивлений сводится к тому, что межэлектродные напряжения следует изменить на величину падения напряжения в соответствующем слое, т. е. (см. рнс. 4-12, а) Е, ('г 1и„~ =и,+ у,г„+~„,; (15-12а) !и„,(= и„(г,(( = 1,г + у,гкю (15-126) р«к — й,= — р,=- к ! ! "«аа кв где г н г — сопротивле- б) ния слоев; (1, и (г'„— напряжения на переходах, вычисляемые по формулам (15-9). Сопротивление гб оказывается существенным практически всегда. Напротив, сопротивление г„приходится учитывать лишь в исключительных случаях, поскольку слой эмиттера наиболее низкоомный.
Что касается сопротивления г, то его роль а значительной степени зависит от типа транзистора. У сплавных транзисторов оно обычно столь же мало, как и г„(не более одного ома). У планарно-эпитакрг сиальных транзисторов оно рз р.г значительно больше и может составлять десятки и ре сотни ом. При этом суму« марное напряжение (Ь'„,( на «замкнутом» ключе мо- Е + + жег прн сильных токах — достигать 1 — 1,5 В. Такое — большое значение не идет б) ни в какое сравнение с веРис. 15-6. Об б е е о т юу ЛНЧИНОй, ОПРеделяемой щие теореме узловых напрвкений.
формулой (15-10в) для а — гавапатар тока пад«лют«в к у«ау; б — гака ИдеапнэнроваииогО трап»атон така подключен к часта праваднксста. зистора. При расчетах по формулам (15-11) сопрогивление г следУет складывать с Р„. Найденное значение ()т близко к потенциалу (/„а потенциал (г'„получается путем добавления !лена — l,г . В случае кремниевых транзисторов в расчетах по!енциалав (гг — (1, Б„и (гб УчитываютсЯ также напРЯжениа на ггкрытых переходах (см.
с. 466 перед петитом). Лийвференпируя (15-!2а) и (15.12б) соответственна по Гб и Гк, получаем щФФеренциальлнзе входное и выходное сопротивления ключа в режиме насыщения." ова. к гав+гав ( гб" (15-13а) авва. в=гкв+гвв+гкк- (15-156) Е, Рис. 15-5. Общий случай транзисторного ключа (а) и его эквивалентная схема в режиме насыщения (б). н згих выражениях первые слагаемые в правых частях являются д и ф ф е- Р е н и и а л ь и ы м и сопротивлениями переходов в режиме насьпцения и рассчитываются как производные от (15-9)г 'тт бэ (115)7 (! 5-14а) гр т)б (1+ иг+ 5эг) (рю)б )к) 1(1+()г) ~б+ к] (15-146) Оба зти сопротивления монотонно уменьшаются с ростом тока гб. С ростом тока уэ сопротивление гб, тоже монотонно уменьшается, э сопротивление г„, имеет минимум при токе У „,= 0,5(рм — ($ — !) )б: 4Ч'т ~б ( +и!+()аг) (15.14в) Расчеты показывают, что дифференциальные сопротивления переходов в режиме насьпцения обычно лежат в пределах нескольких ом.
Такое же и даже меньшее значение имеет омнческое сопротивление гвм Поэтому сопротивлением насьпценного ключа)с,мхл можно либо пренебрегать, либо (в случае планарно-зпитаксиальных, сплавно-диффузнонных н мезатранзисторов) считать его равным т .
Что касается входного сопротивления гг,„л, то оно близко к сопротивлению тб и этим часто пользуются при анализе насьпценных ключей, полагая (15-15) Йвх. и г б. Следует, однаио, иметь в виду, что значение гб в режиме насыщения может существенно (в несиолько раэ) отличаться от значения, соответствующего усилительному режиму транзистора. Причина различия состоит в модуляции базового сопротивления накапливающимися носителями (рис. 15-7).
Точно рассчитать уменьшение гб под действием модуляции трудно, так каи распределение заряда в базе насьпценного транзистора имеет сложный хараитер. Приближенный анализ (см. 11481, а также 2-е издание данной иниги, стр. 384) приводит к оютпошеиию инда гбз гб ~ гбт+ 1 ! ) 1д ь ° (15 16) 1, которое качественно подтверждается измерениями (1491. Ток )ь у маломощных транзисторов может составлять доли миллиампера, так что модуляция сопротивления гб нередко становитс~ существенной уже при токах базы порядка 1 мй. Рис.
15-7. Симметричный транзистор со ступенчатым распре- делением заряда, модулирующего сопротивление базы. В области малых коллекториых токов ()„~ р! ) сопротивление г„имеет величину: гиэ э р,((1+5,) Уб. (15-14г) 18-3 'РРАйзисФбрйые пРерынАеели Использование прерывателей в усилителях постоянного тока было описано в 8 13-6. В таких прерывателях (рис. 15-8) транзисторы работают в ключевом режиме, имеющем, однако, особенности по сравнению с описанным выше: во-первых, источником питания служит источник сигнала 0„(т. е.
«напряжение питания» не остается постоянным); во-вторых, напряжение 11„, играющее роль Е„, может иметь весьма малое значение (десятки милливольт и меньше). Пусть ключ на рис. 15-8, а заперт по базе напряжением + Еб. Тогда при всех значениях (1„, < Еб в выходной цепи протекает ток, близкий к 1„„н соответствующая характеристика идет почти Рис. 18-8.
Рабочие харантеристини врерыватсля. а — пс схеме Оз; б — па схеме «ОК» (у е,х удаи горизонтально. Пусть теперь в цепи базы з а д а н п о л о ж ит е л ь н ы й т о к 1б. ТогДа пРн всех токах 1„< фн1б тРанзистоР насыщен, выходное напряжение очень мало и соответствующая характеристика идет почти вертикально. Назовем характеристику, по которой перемещаются точки а (рис. 15-8, а), линией эапирания, а характеристику, по которой перемещаются точки 5,— линией отпирания. Эти линии, показанные на рис.
15-8, а в области, близкой к началу координат, всюбще говоря, свойственны любому ключу (на рис. 15-2 на этих линиях расположены точки А и В). Из рис. 15-8, а видно, что в отличие от идеального (контактного) прерывателя, у которого линии запирания и отпирания совпадали бы с осями координат, в транзисторном ключе эти линии имеют конечный наклон, а главное, их точка пересечения не совпадает с началом координат. Последнее обстоятельство приводит к тому, что при конечном сигнале О.„, получается нулевое выходное напряжение и, наобоРот, пРи нУлевом сигнале У„а = 0 полУчаетсЯ ко- печное выходное напряжение '.
Если бы точка с совпадала с началом координат, такого несоответствия не было бы, но величины (г'„ы„и 0„все же различались бы из-за наклона характеристик. Таким образом, транзисторному прерывателю свойственны два вида погрег(гиосТей: погрешность сдвига и погрешность наклона. Очевидно, что оба типа погрешностей имеют тем меньшее значение, чем больше сигнал (см. случаи У,„э и (г',„ь иа рис. 15-8,а). Если выполняется условие ! с(,„! ~~ь У,„г, то погрешность прерывателя невелика, причем положительным 0„„соответствует отрицательная погрешность (У,„< (.(,„), а отрицательным (г'„„— положительная погрешность (((,„> (г„) .г(ля количественной оценки погрешностей нужно знать координаты точки с и дифференциальные сопротивления обеих характеристик. Считая, что наклон линии запирания соответствует некоторому сопротивлению Й, (которое учитывает утечки, ток термогенерации в переходе и другие факторы), получаем: 1с (ко+ ЕэЯа (15-17) Напряжение в точке с можно найти, подставив 1и =-!с в формулу (15-10а): "г (гэ+ (, эР*н гсян) 0с = ~Рг 1п + и+ +р .
(15-18а) В практических случаях ток базы достаточно велик, так что можно пренебречь вторым и третьим слагаемыми в числителе и знаменателе (15-18а). Тогда получается весьма простое выражение, совпадаюшее с (15-!Ов): ((гс ! ч'г (гг (15-18б) Необходимо иметь в виду, что параметры гс, (У, й и (г существенно зэеисят от температуры.
Расчет этих зависимостей в принципе несложен, если известны фуниции Р (Т! и йэ (Т!. С увеличением температуры следует ожидать увеличеинч тока г' . (особенно у гермэниевых трзнзистороэ), неяоторого уменьшения нэпряжения ((с, э также уменьшения обоих сопротивлений. Все эти изменения вызьшшот изменения модулированного напряжения прн неизменном входном сигнэле и, следовательно, риввосильны дрейфу последнего. Большое распространение в прерывателях имеет инверсное включение транзистора (рис. 15-8, б), которое по сравнению с нор- г Нэ рис. (б-з, о и б выходное напряжение есть ревность эбсцисс точен а и Ь, в которых линия негрузин пересекается с хэрэятерисгихэми Ее= сов( и г'э= сонэ(. Наклон линии запирания характеризуется принятым выше сопротивлением гс', (обычно не меньше 1 МОм), а наклон линии отпирания — сопротивлением 1(, = )с, „(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
