Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 49
Текст из файла (страница 49)
тзк же как четы- ггг Рехполюсннки, описываемые разными г ьгл(л для алглг~ Од системамн параметров. Поэтому использование той или ийой кор рент ной схемы есть вопрос удобства или других привходящих обстоятельств, но не принципа. Рнс. 4-27. Эквивалентная схема Использование П-образных схем обы- транзистора как четырехполюсиика чно мотивировалось желанием сблизить с Ь-параметрами. иетоды расчета транзисторных и лампо.
вых схем (69). При этом имели в виду„что и'нонной параметр лампь1 — крутизна — имеет размерность проводимости, н поэтому стремились принять такую эквивалентную схему для транзисгора, котоРая тоже состояла бы из проводимостей, а активные (усилительиые) свойства которой характеризовались бы крутизной. Однако, помимо того, что лампы уже давно утратили свое былое значение в качестве универсальных элементов электронных скем, следует вспомнить, что анодная цепь лампы характеризуется не проводимостью, а внутренним с о п р о т и в л е н и е м.
Кроме того, в ламповой технике, Нвк известно, имеют широкое распространение понятия входного и выходного зо прот н ел е н и й каскада, сои р от и влепи я нагрузки и др Таким йбразом, говоря о гламповой системе пвраметрою, по существу имеют в виду только крупвну, а этого, конечно, недостаточно, чтобы специально приспосабливать айраметры транзистора к ламповым.
Транзистор, будучи прибором, к а вес твенно отличным от лампы, требует соответственно и особых к оп н ч естес н н ы х характеристик. К ннм йрх Раз и относятся Т-образные эквивалентные схемы, построенные на основе $йзическнх процессов в приборе, а не по какой-либо аналогии, которая по тем йлн иным причинам счнтаегся желателькой, но может привести (и действительно ((Рнводила) к формальным результатам. В самом деле, если схема на Рис 4-йь.
б еще сохраняет некоторую специфику транзистора, то «классическая» П-схема (см. рис. 4-26, а), к которой в конце концов переходят некоторые авторы 168, 691, полностью лишена этой специфики и применение ее для в с е х типов усилителей нельзя оправдать тем, что в некоторых ч а с т н ы х случаях (нейтрализация резонансных усилителей) она оказывается несколько удобнее других.
Что касается импульсных ключевых устройств, то для их анализа П-образная схема никем не используется; применять же для одного класса устройств (усилительных) одну эквивалентную схему, а для другого илассэ устройств (ключевых) — другую по меньшей мере неудобно. Заметим еще, что хотя параметры П- и Т-образной схем взаимосвязаны, но режимные и температурные зависимости параметров в последней проще, чем в первой. Достаточно указать на сложную струхтуру проводимости «а,м а также на режимную зависимость крутизны и диффузионной емкссти (через сопротивление г„ см. (4-2лг). Приведенные соображения делают Т-образную схему предпочтительнее, хотя никаких принципиальных дефектов у П-образной схемы, разумеется, нет.
Никакой принципиальной роли не играет также то'обстоятельство, что у одной из схем управляющей величиной служит ток, а у другой — напряжение, хотя с иамерительной точки зрения задать напряжение на р-л переходе труднее, чем ток [см. замечания к формулам (2 37) н (2 38) 1, и это еще один аргумент в пользу Т-образной схемы. 4-9. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ ТРАНЗИСТОРА Собственные шумы в транзисторах, как и в других электронных приборах, разделяются на высокочастотные и низкочастотные (701. Первые обусловлены дробовым эффектом и тепловыми флуктуациями в сопротивлениях слоев, вторые — поверхностными явлениями в области переходов. Источники шумов.
Д р о б о в о й ш у м, как известно, измеряется величиной (л = 28Т Л~, (4-104) — А) (в=А -— рд г (4-105) где 1 — ток, дискретная структура которого является причиной шума„Ь| — полоса частот, в которой рассчитывается шум. Из формулы (4-104) видно, что дробовой шум зависит только отд и а и а з о н а частот и не зависит ото р ед н е й частотыднапазона. Иначе говоря, спектр дробовых шумов йвляегся равномерным (так называемый «белый шум»). Т е п л о в о й ш у м измеряется величиной а,'='4АТК Ц, (4-105) где г( — «шумящее» сопротивление, "н, — эквивалентная э. д.
с., включенная последовательно с этим сопротивлением. Из формулы (4-105) видно, что тепловой шум, как и дробовой, является «белым шумома, т. е. обладает равномерным спектром. Н из к очи ст от н ые (избыточные) шумы обычно обусловлены поверхностными явлениями и характерны тем, что их спектр неравномерен.
В случае Ьу «= у эти шумы можно записать в следующем виде: у' А — ковффициент, величина и структура которого будут уточнены ниже. Показатель степени л> в формуле (4-106) лежит в пределах 0,9 — 1,5, но, как правило, считшот >и = 1, что сильно упрощает расчетьь Избыточный шум в области коллектор но го перехода г;бусловлен флуктуациями поверхностной утечки. Поэтому он завис>(т от ширины пере(сода и тем самым от коллекторного напряжения. В первом приближении можно считать этот шум пропорциональным )у г>„(поскольку ширина ступенчатого перехода >„У(7„см. (2-12)1: (4-107а) .Избыточный шум в области э м и т т е р н о г о перехода обус'>(свален флуктуациями поверхностной рекомбинации ин>кектированйс))х носителей. Поэтому он зависит от уровня инжекции, т.
е. от адаптерного тока. В первом црнближении можно считать à — т — — — — — -( мух Р. — — — -> >:~:3 'этот шум пропорциональным току эмиттера: 1вв. А,(1,) — = А;7,— [4-107б) У современных транзис- 7)>ров избыточные шумы имеЙт существенное значение т()лько при частотах менее ~ельник килогерц. На ча- 4 квартах 10 кГц и выше с ни- Рис. 4-28.
эквивалентная схема идеали(вн, обычно можно не счи- акр<манного транзистора. пуиксиром иотатьея. казаны токи — источники дробовьсх шу- мов. Теперь покажем, как учиФь>вак>тся шумы транзистора йа его эквивалентной схеме 17П. Возьмем за основу упрощенную СхемУ на Рис. 4-12, б исключим из нее сопРотивление га (посколькУ вму свойствен тепловой, а не дробовой шум) и разделим каждый из а>рак токов на составляющие (рис. 4-28).
Смысл такого разделения в 4т>м; что каждая нз составляющих имеет разное ф ивич ес кое н:Ро и схож де н не (ннжекция, зкстракция, рекомбинации), а:,:в этом случае„как показывает теория, нужно вычислять дробовые 1вуыы раздельно. С электротехнической точки зрения )>казанные свставляющие можно обеспечить источниками тока, подключенйьяан,ма>яду электродами Э, Б и К, как показано пунктиром на том нее 'рисунке. Согласно (4-104) каждому такому источнику тока ММЖен соответствовать генератор дробовых шумов, подключена)ь>й параллельно источнику тока.
Кроме того, между электродами следует подключить генератор поверхностных шумов 1 (4-108 г) р ( 'к)погп (4 109) ( т)г Из такого определения следует, что для идеального «нешумящего» четырехполюсника (нли каскада) коэффициент шума равен единице, поскольку в этом случае шумы обусловлены т о л ь к о сопротивлением источника сигнала, т. е. (1 ш)пока = (Рг)г а между электродами Б' н К вЂ” генератор поверхностных шумов г„к. Тепловой шум в сопротивлении ге учитывается с помощью генератора шумов е,е, включенного последовательно с гз. х) результате малоснгнальная эквивалентная схема транзистора с источниками шумов будет такой, как показано на рис. 4-29 к. Здесь помимо собственных шумов учтен также тепловой шум в сопротивлении генератора (источника) сигнала (с„. Параметры шумовых генераторов на рис.
4-29 имеют следующие значения: г е',, = 4И'гт г Ь1; (4-108а) ет. о = 4шТге А~1 (4-108б) г,'о =~24(1 — а) 1,+ — п~Ь7; (4-108в) 4к Йк= ~2б1ко+ — "~ 1Ч; г'",„= 2г1 (а),) ЬГ. (4-108д) Коэффициент шума. Уровень шумов в любом четырехполюснике, в том числе в транзисторном каскаде, можно оценивать величиной коэффициента шума '. Коэффициентом шума называется отношение полной-мощности' шумов в нагрузке к той 1» части полной мощности, которая обусловлена тепловыми флуктуациями в сопротивлении генератора сигнала: ' Нв этой схеме. действительной ддя пер еме ни ы х сссгавляющих, естеспмнно,.опущен генератор постоя и ного тока !ко, а эмиттерный диод заменен диффереипиальнып сопротивлением г . Кроме того, принято включение ОЭ, наиболее распространенное на практике, причем в отличие от схемы на рис.
4-24 используется эквивалентный генератор а1„с тем чтобы сохранять свяаь с рис. 4-Ж г Этот. с р а в н и т е л ь н ы й параметр оказывается удобным и наиболее распространен в радиотехнике. В физике полупроводниковых приборов за последнее время считается более информативной а б с о л ю т и а я характеристима шумов с помощью двух эквивалентных шумовых генераторов (э. д. с. и тока), включенных на входе четырехполюсника, :!' ': 'Выведем значение коэффициента шума для простеишеи схемы (',)аг, показанной на рис.
4-29. Сопротивление нагрузки 11„ для про~пупа примем идеальным, т. е. пренебрежем его собственными шумамн. Тогда все слагаемые полной мощности выходных шумов вгожно бУдет пРедставить в фоРме с~,)тггг После подстановки в выРажение (4-169) множитель )т„сократится и коэффициент шума выразится следующим образом: М Ап с 1+ зг=-з (4-110) гг Здесь7» — компонент тока 1«„пропорциональный з. д. с.
е,.г, з гм — компо- ненты тока 1„', пропорциональные з. д. с, е .б и токам других генераторов, показанных на рис. 4-29. Чтобы определить компоненты Т , необходимо учесть ллйствне эквивалентнпго'генератора а1,. Покажем это на примере компонента уг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
