Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Следует подчеркнуть, что различие коэффициентов [)т и рт может иметь место даже в случае о д н о т и п н ы х транзисторон, поскольку ток 1,т в 1+ [), раз больше тока 1М (зто вытекает иа очевидного равенства 1аз = 1ю). Различие в токах сказывается также на величинах сопротивлений г и гя [см. (4-22) и (4-24)1.
Токи обоих транзисторов можно выровнять, задавая в узловую точку Зт — Бз ток, близкий к 1,т (см. рис. 9-7). Тогда параметры обоих транзисторов„в том числе коэффициенты [), будут почти одинаковыми. Воспользовавшись эквивалентной схемой на рис. 4-32, б, рассмотрим сопротивления эмиттериого и коллекторного переходов составного транзистора. Пренебрегая сначала сопротивлениями г* и считая гов = гат, определим результирукпцее сопротивление г,х из соотношения (4-103а). Для этого нужно предварительно найти параметр йтт, т. е. входное сопротинление составного транзистора при коротком замыкании на выходе.
После этого, учитывая (4-117а), легко получить: ты+газ о гав=я а+ 2г, . +ра (4-118 а) Результирующее сопротивление коллектора гна определяется из соотношения (4-103г) как 1/йтт, где йзз — выходная проводимость при холостом ходе на входе, т. е. при 1а = 0 (это означает, что в схеме на рис. 4-32, б отсутствует генератор Рт7а). Полагая )[ля простоты г,з = О (что не приводит к заметной ошибке), легко найти токи в трех оставшихся ветвях схемы при подаче напряжения (1„. Складывая эти токи и пренебрегая суммой г„+ гз, по сравнению с г„*т, приходим к следукхцему выражению.т: гз г'„' Приближения в формулах (4-118) основаны на отмеченном выше различии токов 1„н 7, .
В случае одинаковых токов можно считать гье гат и тяв г)аl(1 + ()з). Наконеп„опеним результирующий тепловой ток составного транзистора. Введя генераторы 7"„зт и Ц~ в схему на рис. 4-32, б, пренебрегая сопротивлениями г, н полагая уа = 0 (а следовательно, и [)туз = 0),. легко убедиться, что коллекторный 'ток будет состоять из трех компонентов: 1„'ат, 7;зз и [)зу„*ат; тогда Указ=1;ат+(1+Рв) Уй . (4-118 в) Ясно, что тепловой ток в составном транзисторе больше, чем в каждом из компонентов. Этот серьезный недостаток затрудняет ' Здесь и далее символ 1 означает параллельное соединение соответствующих сопротивлений.
'"использование г е р м а н н е в ы х составных транзисторов при ;:п~лзышенных температурах. В случае кремниевых транзисторов "такие затруднения не возникают. Число компонентов составного транзистора может быть равно ,'не только двум, но и трем. Более подробно составные транзисторы рассмотрены в работе 1731. 4-И. ДО~о'СТИМАЯ МОЩНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОТОБ Поскольку в активном режиме токи 1, и 7„почти одинаковы, а,напряжение (7„значительно больше, чем ()„то основная часть ,~хощности потерь выделяется в области коллекторного перехода. ,;Каждый транзистор характеризуется предельно допустимой темпе;ратурой перехода, при превышении которой параметры резко ухуд:.~даются. Исходя из соотношения (2-41), легко прийти к следующей :::йависимости между допустимой мощностью рассеяния, допустимой :,:~~мпературой перехода и температурой окружающей среды: ),> лол.лол оло (4-119) ;тде Д, — тепловое сопротивление переход †сре, которое', как :,,и величина Т„ „,„, указывается в справочниках.
Типичным зна'чением К, для маломощных транзисторов является 0,5 — 0,7 'С/мВт. ::Для мощных транзисторов зто значение в десятйи раз меньше. !Типичными значениями Т„„,„являются 150 — 200 С для кремния :;я"''90 — 100 С для германия. Из формулы (4-1'19) следует, что допустимая мощность умень'Юйегся с ростом окружающей температуры и что главным путем :,пйвъкпения мицносги является уменьшение сопротивления К, Ф,:-"ел улучшение теплоотвода. Мощные транзисторы характерны болыпими рабочями токами 'м,.Соответственно большими площадями р-л переходов (до 1 см'), ' И тот, и другой фактор отражаются на значении основных парамет- :::,4)рв' н придают мощным транзисторам определенную специфику. Так, при большой площади переходов трудно реализовать ;'Тайную базу, особенно сплавным методом, а это согласно (4-54) '4)ййяойит к сравнительно низкой предельной частоте 1,.
У мощных ,:Е.,Й л а в н ы х транзисторов частота 1, не превышаег 100 — 200 кГц, вв: даже у д р е й ф о в ы х мощных транзисторов, у которых ча-'~вга г', достигает 50 — 100 МГц, она всеже ниже, чем у м а л о- :;М,оощ и ы х дрейфовых транзисторов, у которых в настоящее время ,:;ДРРиГнуты значения Г„составляющие несколько гигагерц. Кроме '-,тбгоо коллекторная емкость у мощных транзисторов может состав:лять сотни пикофарад, так что в целом мощные транзисторы являютбов: е(~авнительно низкочастотными.
Большие рабочие токи приводят к резкому уменьшению сопро'к:ззлепий г, и г„. из выражения (4-22) следует, что при токе больше 100 мА сопротивление эмнттерного перехода ничтожно мало и с ним практически можно не считаться. Поэтому в схеме ОЭ входным сопротивлением будет по существу только сопротивление базы гб (см. рис.
4-24) *. Последнее при высоких уровнях инжекции модулнруется (см. рис. 2-34) и обычно лежит в пределах до 10 Ом. Малое значение входного сопротивлении не является препятствием для применения мощных транзисторов, если связь с источником сигнала осуществляется через трансформатор. Сопротивление коллектор- ного перехода при токах около 1 А составляет всего несколько килоом, а сопротивление г„ *в схеме ОЭ вЂ” сотни ом. В 10 ЯО ЮОВ ' О УО ЯО ЗВ В а) б) Рнс. 4-ЗЗ.
Коллекторные характеристики мощного транзистора. а — в схеме ОБ; б — в схеме ОЭ. Тепловой ток коллектора, пропорциональный площади перехода, доходит у мощных транзисторов до десятков миллиампер. С приближением напряжения к максимально допустимому значению тепловой ток увеличивается в несколько раз в связи с возрастающей ролью термогенерации и ударной ионизации в переходе, а также саморазогрева. Как известно, при больших эмиттерных токах наблюдается уменьшение коэффициентов передачи сс и (1 (см.
рис. 4-19, б). У мощных транзистдров эта зависимость весьма существенна: коэффициент Р в рабочем диапазоне токов может уменьшиться в 2 — 3 раза, а иногда и больше. В связи с этим характеристики коллекторного семейства заметно сближаются в области больших токов, особенно в схеме ОЭ (рис. 4-33). Результатом такой неоднородности харак- е Такие мощные транзисторы, у которых г = О, удобно характеризовать к р у т и з и о й В в схеме ОЭ. Иопользуя условие г = О, получаем: м~б=е ГбГГб и мен Рмеб~ тогда дг в К вЂ” боб — гб В зависимости от тока крутизна лежит в пределах от 1 — 2 до 10-20 А/В. тейистик являются, конечно, нелинеиные искажения при усилении сигналов.
Одной из главных проблем при конструировании и эксплуатации мощных транзисторов является обеспечение теплоотвода (бй). Вта проблема решается путем непосредственного контакта Каллектора с корпусом транзистора и применением внешних радиаторов. В некоторых случаях радиатором может служить шасси. Ясли схема усилителя не допускает электрического контакта между кпллектором и шасси (т. е.
«заземления» коллектора), можно исйользовать тонкие слюдяные прокладки, изолирующие корпус 'транзистора от радиатора или шасси. Такие прокладки сравнительно слабо-влияют на тепловой контакт, т. е. не сильно увеличивают авиловое сопротивление системы 77о Тепловое сопротивление убывает с увеличением площади теплоотвода. и потому имеет минимальное значе»нге у наиболее мощных транзисторов. 'Тепловое сопротивление в отсутствие у~щквтора не допускает рассеяния мощ- Ж (Юпги больше 1 — 4 Вт. Наличие радиа))йра снижает значение К, и приближает'его к тепловому сопротивлению участ- Ю ' переход — корпус. Соответственно до- имая мощность сильно возрастает. ,, ' рис.
4-34 показана типичная кри- О гр ер Мат ВВК, ИЛЛЮСтРИРУЮЩаЯ РОЛЬ РаДИатОРа. Ряс. ФЗ«. 3»»яоямооть до. В заключение рассмотрим одно яв- охот»мой моя~»рот» рассея- , которое характерно для мощных яяя от ялояыля рада»торя. исторов, но, вообще говоря, имеет во всех случаях, когда падение напряжения 1«г„в активной сти базы (область 7 на рис. 4-14) примерно равно <рт н более: явление, получившее название эффект оттеснения люка 174, состоит в следующем.
..""-";;:, Поскольку ток базы протекает п а р а л л е л ь н о плоскостям ра и коллектора, потенциал базы уменьшается от центра эмит- к его периферийным частям (рис. 4-35, а). Соответственно ранг())(($Ъ потенциалов О,« будет минимальна в центре и максимальна .;,'краях эмиттера. В значительно большей степени будут разли' я плотности тока, так как они согласно (2-32) экспоненциально ят ог О,«. '4~:й::,,Если падение потенциала вдоль базы превышает 2срт, то плотй()»»н тока в центре и на периферии эмнттера различаются на поря- $~:~и более, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
