Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 15
Текст из файла (страница 15)
2.38). Это напряжение называют напряжением запирания (отсечки) и обозначают через Е'. Следовательно, можно считать, что при е < Е' переход закрыт; при е > Е' переход открыт. При работе транзистор может находиться в одном из четырех следующих состояний: 1. Активное состояние.. эмитгерный переход открыт (е,„> Е'), коллекторный переход закрыт (е„„< Г), коллекторная цепь БТ эквивалентна генератору тока. 2. Состояние отсечки: оба перехода закрыты (е,„> Е' и е„„< Е'), коллекторная цепь как бы разорвана. 3.
Соппояние насыщения: открыты оба перехода (е,„> Е' и е„„> Е'), коллекторная цепь эквивалентна некоторому сопротивлению (г, = г„+ г,). Здесь ㄄— сопротивление коллектор-эмиттер в режиме насыщения, а г„и г, — сопротивления коллехторного и эмиттерного выводов. 4. Инверсное состояние: змиттерный переход закрыт (е,„< Е"), коллекторный переход открыт (е„„> Е ). Это состояние имеет место прн подаче на базу и коллектор напряжений обратной полярности. Биполяриые транзисторы можно включать по схеме с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).
Наиболее часто применяется схема с ОЭ, хотя в СВЧ устройствах используется и схема с ОБ. Схема с ОК применяется, как правило, вынужденно — в тех случаях, когда коллектор транзистора выведен на корпус. Эквивалентная схема простейшего БТ с ОЭ в активном состоянии приведена на рис. 2.39. Свойства эмитгерного перехода здесь отображаются двумя нелинейными элементами: диффузионной емкостью С и дифференциальным сопротивлением открытого перехода г .
Диффузионная емкость С учитывает возможность накопления заряда в виде неосновных носителей в материале базы. Постоянная времени открытого переходат = Сдг . В закрытом состоянии переход представляетсобой некоторую барьерную емкость С, «С . Величину г можно рассматривать как среднее время жизни неосновных носителей в материале базы. Коллекторный переход в активном состоянии закрыт. На рис. 2.39 показано, что на нем имеется напряжение е„„. Активные свойства БТ как усилителя тока в недонапряженном режиме отображаются на рис. 2.39 генератором тока.
Величина тока этого 76 ° та л р,Зоб О,у бр язе Рис. 2.38. Зависимость тока через переход от на- прязхения на переходе Рис. 2.39. Эквивалентная схема простейшего БТ к м(ш) ~ Б Ро с Б 1(~ )шар ) (2.52)е либо во временной форме !! ~=!й)1 соя(озЕ+сре). (2.53) Здесь бо — значение этого коэффициента на постоянном токе или на низких частотах; в общем случае Д (ш) — комплексный коэффициент усиления по току БТ с ОЭ: Й(ш) Й Ро з (~ +1ш~шг) (2,54) срр — фазовый угол, на который запаздывает коллекторный ток по отношению к базовому: (2.55) сР = -агс1Б(ш/шр).
В справочных изданиях вместо В(и) или Ве для козффнпиента усиления по току БТвсхемес ОЭ используютса такиеи другие обозначения: Азьь — для мааых сигналов и Ьг ~ э — для больших сигналов. 77 генератора г', пропорциональнатоку 18, протекающемучерезэмиттерный переход: Р, = ~)'18. (Здесь штрихи указывают, что величины относятся к простейшему транзистору). Коэффициент пропорциональности (У есть коэффициент усиления простейшего БТ по току. Если в цепь база-эмиттер включить генератор гармонического тока Гв = 18совои, то вследствие того, что процессы в коллекторной цепи запаздывают на время г, коллекторный ток в режиме малого сигнала может быть записан в комплексной форме 1,р! ,~р О, 74р Рис.
2.40. Чвстстныс хврвктсристнки БТ тт ттрттс и ПаРаметРы 1)с, ста = 1/та н тсг = 1/тг можно опРеДелить слеДУюЩим образом: 1. Из выражения для модуля коэффициента усиления ~в = срок'Тстсу следует, что прн тс / тсв «1 значение ф~ = Вс, т.е. Ос легко измерить на постоянном токе нлн на низких частотах. 2. Если установить тс = тсв, то ~ й ~ = Ц/'/2, т. е. атв — частота, прн которой ) й ~ = 0,707 Ос.
3. Если частоту, прн которой ~ф = 1, обозначить через те то получим следующее соотношение: (2.57) Рс = стт/тса = 'В/'т. Величина т — это время, в течение которого неосновные носители пролетают через базу от эмнттерного к коллекторному переходу. Частотные свойства БТ наглядно представляют частотные характеристика модуля 1й1 (2.56) н фазового угла (2.55), прнведенныена рнс. 2.40. Весь диапазон рабочих частот удобно разделить натри областн. В области низких частот (О <стьО,Зст ) БТ можно рассматривать как безынерционный ЭП с ~ Я~= 1')с н тр ~ О. В диапазоне средних частот (0,3 тсв < тс < 3 тса) БТ вЂ” инерционный ЭП. По мере увеличения частоты в этом диапазоне значение ~ й ~ уменьшается, а у — увеличивается.
Прн ст = ств ! 131= 0,7 Вс н ята = 45'. Вднапазоне высоких частот(ст > Зств) БТ также ннерцнонен. Его можно считать реактивным элементом с мнимым коэффнцнентом усиления В и-)тст/тс = -)бстс /ст. Эквивалентная схема реального транзистора в активном состоянии для радночастот представлена на рнс. 2.41. Она содержит все элементы простейшего транзистора, а также дополнительные емкости С,„— эмнттерного н Скс — коллекторного переходов.
В схеме также показаны нндуктнвностн выводов /.с„(.„Ь„н резисторы тс н р„, включающие в себя 78 Рис. 2.4Ь Эквивалентная схема БТ сопротивление материала базы, коллектора и соответствующих выводов; резистор г, включает в себя стабилизирующие резисторы и сопротивление эмиттерного вывода. Статические характеристики типового БТ приведены на рис.
2.4,а — выходная и на рис. 2.4,б — проходная и входная. Эти характеристики нелииейны и частотнозависимы. Вследствие этого точный анализ явлений в БТ в режиме большого сигнала чрезвычайно сложен. Однако при анализе и расчете энергетических параметров ГВВ на БТ с ограниченной точностью можно воспользоваться более простой моделью БТ, которая сводится к следующему: Б Входные эв = 2 (евэ) и пРоходные эк = У (евэ) хаРактеРистики представляются в виде отрезков прямых, исходящих из точки с напряжением е = Е' (рис. 2.42,а). Тангенсы углов наклона этих характеристик Равны кРУтизне базового тока Яе = 2иаэ = !!(те + ~)ртэ) и коллекторного тока Я = $яа = В /(та + ~)вт,).
эя екэ а) еа 6 б 42 акэ .асс Рис. 2.42. Статические характеристики БТ 2. Семейство выходных характеристик представляется в виде горизонтальных отрезков прямых (рис. 2.42,б). Параметром является ток базы. При малых е„эти характеристики ограничены линией граничного режима. Крутизна линии граничного режима 5 = 2йссз = !/г„ = !/(г„ + г,). 3. Влияние реактивных элементов в эквивалентнойсхемеБТучитывается введением частотно-зависимого коэффициента усиления ~В~=Ю1ГС2Ы 7, с ~х °, з х Ф ь 4. Базовая цепь БТ, работающего в ГВВ, содержит источник возбуждения — генератор тока („с выходным сопротивлением В„разделительный конденсатор С„, сопротивление которого много меньше, чем сопротивление открытого перехода, источник смещения Еа и резистор Яа для подачи смещения (рис.
2.43аз). На рис. 2 43 б изображена полная эквивалентная схема базовой цепи. Она состоит из внешней (левее выводов транзистора Б и Э) и внутренней цепей. Между элементами базовой цепи имеют место следующие соотношения: )с„» гв, Я„» г, С„» С,. Таким образом, при закрытом переходе, когда е < Е' и символический ключ Кв разомкнут !вв = О, параметры базовой цепи определяются элементами А„Я, С,. Если же с„ са са б кл 'а з 2 ах аа гах Рис 2.43. Схема базовой иеии Вт 80 е,„> Е' и ключ Кл замкнут, то параметры базовой цепи практически зависят от С гр и (ая (я 5. Коллекторная цепь БТ в активном состоянии может быть представлена генератором тока (к ее ~ 9 1(в, а в состоянии насыщения— активным сопротивлением насыщения т„а, = г„+ г, (рис.
2.44). При такой модели БТ процессы, проходящие в транзисторе, можно проследить по эпюрам, приведенным на рис. 2.45, Пусть к цепи база — эмиттер подведен гармонический ток с амплитудой (я (рис. 2.454). Начиная с момента 1, базовый ток принимает положительное значение. Увеличивается заряд в слое базы, увеличивается напряжение на переходе е . В момент2это напряжейиедостигает нуля, а в момент З„когда е,„= Е', открывается эмиттерный переход.
Базовый ток, протекающий до этого на интервале 1 — 3 в основном через С, (см. рис. 2.43,6), теперь течет через эмиттерный перекоп„поскольку его сопротивление мало. Импульс базового тока, проходящего через эмиттерный переход, показан на рис. 2.45,6. Он начинается скачком: в момент 3, когда открывается эмитгерный переход, повторяет на интервале 3 — 6 форму тока возбуждения (т'в = ев), а в момент 6, когда заряд емкости Сл снизился, напряжение е,„оказалось ниже Е', переход закрывается и ток с скачком обращается в нуль. При работе БТ на низких частотах (от «от ) скачок переднего фронта и амплитуда импульса обратного тока (на интервале 5 — 6) незначительны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
