Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Отметим также, что характеристики для больших значений выходного тока 1с располагаются ближе друг к другу. Это ~о связано с уменьшением коэффициента передачи а при высокой плотности инжекции, связанных с протеканием больших токов. Пример 3.2. Вычислите ток базы 1в, ток эмиттера Хв и ток коллектора Хс для схемы, показанной на рис.
3.24, принимая, что транзистор работает в активной области. )3 транзистора 50, Увв = 0,7 В. Рмс. 3.24. Решение. Применяя закон Кирхгофа для напряжений к базовой цепи, имеем — 5В+43кОмХв+Увв=О или 1в =4,3В/43кОм=0,1мА. Получим Хс = ДХв = 50 х 0,1 = 5 мА. Теперь Хв = Хс + Хв или 1в = 5+ 0,1 = = 5,1 мА. (Отметин: Хс 1в ) Пример З.З. У кремниевого транзистора (схема на рис.
3.25) коэффициент передачи тока )3 = 80. Вычислить сопротивление базового резистора Х1в, требу- Активная область Участок характеристик транзистора, расположенный правее области насыщения и выше области отсечки, называется активной областью. В активной области эмиттерный переход транзистора смещен прямо, коллекторный переход — обратно. Свойства характеристик следующие: Выходной ток 1с сильно зависит от входного тока (Хв). Малые изменения базового тока вызывают большие изменения коллекторного тока— свойство, очень желательное для устройств, функционирующих как усилительный прибор. Это понятно из уравнения (3.5б) Ыс = рЫв.
Если бы коэффициент передачи а (и следовательно )3) были бы действительно константами, график Хс от Ъсд был бы ровным и горизонтальным. Практически ток коллектора слабо зависит от напряжения нсе, что можно объяснить рассмотренной ранее модуляцией ширины базы. Также надо принять во внимание, что малые изменения а будут многократно усилены для )3, так как р = 1/(1 — а). Инверсия наклона графика в активной области дает выходное сопротивление транзистора. Характеристики определяют среднее значение выходного сопротивления (несколько килоом) для транзистора в схеме с ОЭ.
Я.У. С * - р .р 89) емого для подходящего смещения эмиттерного перехода. Коллекторный переход смещен обратно так, что Усв = 4 В, и Ъвв = 0,7 В 2,5К /с гоо» Рис. 3.25. Рис. 3.26. Решение. Применяем закон Кирхгофа для напряжений в коллекторной цепи — 9 В + 2,5 кОм 1с + 4 В = О, 1с = 5 В/2,5 кОм = 2 мА. 1с 2мА 1в = — = — = 0,025 мА = 25 мкА. 80 Применяя закон Кирхгофа для напряжений для базовой цепи, имеем — 6 В + Пв 0 025 мА + $'вв = О. При работе в активной области для кремниевого транзистора Увв = 0,7 В, следовательно, имеем (6 — 0,7В) 5,3 В 0,025 мА 0,025 мА Яв = 212 кОм. Пример 3.4.
Определить минимальное значение коэффициента передачи )7, чтобы транзистор работал в области насьпцения (рис. 3.26). Другие параметры: 1 ввбаб = 0,8 В и Ъсвбмб = ОД В. Решение. Суммируя напряжения в базовой цепи, имеем — 10 В + 100 кОм 1в + Квв = 0 или (10 — Ъвв) (10 — 0,8) В 100 кОм 100 кОм 1в = 0,092 мА или 92 мкА. Суммируем напряжения в базовой цепи 3кОм 1с+0,2 В = 10 В или 1с = 3,26 мА. ~~( 90 Глаоа 3.
Биполярный транзистор Условие (3.18) насьпцения из уравнения Следовательно, 1с 3,26 мА 1в 0,092 мА т. е. )1 должен быть не менее 36. Пример 3.5. Определите, в какой области — отсечки, насьпцения или активной — работает германиевый транзистор, изображенный на рис. 3.27. У транзистора коэффициент передачи тока 8 = 120, Ъве германневого транзистора в активной области равно 0,2 В.
Найти выходное напряжение У „ь Решение. Предположим, что транзистор работает в активной области, когда предполагается, что переход эмиттер — база смещен прямо, а коллекторный переход смещен обратно. Суммируя напряжения во входной цепи, имеем — 4 В + 10 кОм 1в + рве + 1 кОм . 1е = 0 (А) — 4 В + 10 кОм. — + 0,2+ 1 кОм. 1е = 0 нли Хе = ' = 3,5 мА. 1Е 3,8 В 120 1,0833 кОм Ток базы равен 1с 1е 3,5 1в = — — = — ' = 0,03 мА. )1 120 Подстановка значений 1в и 1е удовлетворяет уравнению (А).
Так как в уравнении (А) предполагалось, что Ъ'ве = 0,2 В, следовательно эмиттерный переход смещен прямо. Суммируя напряжения в коллекторном контуре, имеем 12 В= ВС.1С+Рсе+ВЕ 1е. Так как 1с ю 1е, то 12 В = 2 кОм х 3 5 мА + 7се + 1 кОм х 3 5 мА и Ъ"се = +1,5 В. Следовательно, в этой схеме коллекторный переход смещен обратно напряжением 1,5 В.
Выходное напряжение: 1'„,~ — — рсе + Ве 1Е = 1,5 В + 1 кОм х 3,5 мА = 5 В. ррс ° ° - р * р р Д +22У р 4У Уом Уи -9 У Рис. 3.29 Рис. 3.28 Рис. 3.27 Пример 3.6. У кремниевого транзистора (схема на рис. 3. 28) следующие параметры: Д = 50, Увеб 20 = 0,8 В и Усе1р 1) = 0,2 В.
Найти выходные напряжения, соответствующие входным напряжениям от 0 до 9 В. Сделайте вывод о свойствах схемы. Решение. Случай 11 При входном напряжении Ъ;„= О, напряжение Ъве будет Ъве = или Ъве = — 9 В х12 кОм/(12 кОм+ 84 кОм) = — 1,125 В. 111 ' ( УЕЕ) (п1 + Хрз) Следовательно, транзистор работает в области отсечки. Чтобы кремниевый транзистор был в отсечке, достаточно, чтобы Ъве = О. При отсечке 1в = О, следовательно, 1с = 0(Хс = |31в) При отсутствии тока через резистор 2 кОм на нем нет падения напряжения, следовательно, У 1 = 9 В.
Случай 21 Входное напряжение Ъы = 9 В. Проверим, не находится ли транзистор при таком напряжении в области насыщения. Если транзистор в насьпцении, то сс 11с 2 кОм Условие насьпцения 1вбы ) = — = 4,4 мА/50 = 0,088-мА-. 6 Если Хвр,.чы1 > 0,0088 мА, тогда транзистор будет в насыщении. При насьпцении Уве = 0,8 В. Из схемы рис. 3.29 1в =- 1, — 12. Теперь Ърп — Ъве 9  — 0,8 В В1 12 кОм 12 = Ъве — ( — 9 В) = 9,8 В/84 кОм = 0,116 мА. Хрз Следовательно, 1в = Х1 — Х2 = 0,68 — 0,112 0,56 мА. Хв > Хвр 1ъп следовательно транзистор, действительно, в насьпцении. Если кремниевый транзистор в насьпцении, Ъ;„1 = Ъсе = 0,2 В - 0 В. ~~~~2 Глава Я.
Биполярный транзистор Вывод: При входном напряжении ь<„= 0 (низкое), выходное напряжение ь« вьмокое, при входном напряжении»;„= 9 В (вьмокое) выходное напряжение »;а< — — 0,2  — О В (низкое), следовательно эта схема работает как вентиль <НЕ» или инвертор. 3.10. Некоторые другие полезные параметры и явления Эффект смыкания (прокол базы) Если продолжить вольт-амперные характеристики, показанные на рис.
3.23, в сторону более высоких напряжений коллекторного перехода, то при некотором напряжении ток коллектора начнет расти значительно. Это начало области пробоя (на рис. 3.23 не показано). Есть два возможных механизма этого пробоя. Один из них — лавинный пробой коллекторного перехода под воздействием высокого обратносмещающего поля.
Это явление было рассмотрено в главе 2 (пробой р-п-перехода). Другой типичный для транзисторов механизм пробоя называется эффектом смыкания или проколом базы. Обратное смещение коллекторного перехода увеличивает область обеднения. Поскольку база слаболегирована, расширение слоя обеднения происходит больше в сторону базы.
База очень тонкая. При пробое $'ск так велико, что проникновение области обеднения происходит на всю ширину базы до другой области обеднения у эмиттерного перехода. Когда это случается, электроны эмиттера напрямую инжектируются в коллектор, ток коллектора резко возрастает и может, в конечном счете, разрушить транзистор. Пробой перехода нежелателен для работы схемы. Он может быть предотвращен, если не превышать предельные напряжения, определенные производителем транзистора.
Объемное сопротивление базы База — узкая область. Она еще уменьшается из-за проникновения области обеднения коллекторного перехода в базу. Расширение обедненной области приводит к тому, что неподвижные носители остаются, так как снижается вероятность рекомбинации с подвижными зарядами. При этом процессе база теряет много дырок, а подвижность оставшихся дырок теперь ограничена меньшим объемом. Поэтому базовая область оказывает большее сопротивление протекающему току по сравнению с областями змиттера или коллектора. Это сопротивление базы называется объемным сопротивлением и об<х<начается гь.
Его типичное значение примерно 100 Ом. В большинстве случаев, при упрощенном анализе, падением напряжения вдоль базы можно пренебречь. В некоторых случаях для большей точности это сопротивление нельзя не учитывать. З.е. э г е е р г 93) Зависимостпь коэффициента усиления по току )3 от температуры и тока базы Коэффициент усиления по току (или коэффициент передачи тока) )3— один из основных параметров биполярного транзистора.
Поэтому важно знать, как он меняется от условий окружающей среды н включения схемы. При неизменной температуре р' растет с увеличением тока коллектора, достигает максимального значения (которое может быть в два раза выше начального значения), а потом при больших токах коллектора уменьшается. Падение эффективности прибора при больших уровнях инжекции носителей связано с большим коллекторным током.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
