И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 30

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

Следовательно, усиление почти не изменится, Таким образом, схема ОБ является температуростабильнои. Даже при нагреве на десятки градусов а) иА уа Рис. 6.4. Влияние температуры нв выходные характеристики транзистора при включении его по схеме ОБ 1а) и ОЭ 16) 96 Для наглядности рассмотрим числовой пример, относящийся к германиевому транзистору, у которого р = 100 и )„о = 2 мкА при 20'С. Пусть транзистор включен по схеме ОБ и нагрелся до 70'С, т.

е. на 50'С. Так как для германия обратный ток и — р-перехода возрастает примерно в 2 раза при нагреве на каждые 10'С, то в данном случае ток 1,о должен увеличиться в 2' раз, т. е. в 32 раза. При г = 70 С он будет составлять 64 мкА, т. е. возрастет на 62 мкА. Если считать приближенно, что коэффициент и не зависит от температуры, то из равенства 1„= ц1, + 1„о следует, что при 1, = сопз1 ток коллектора возрастет также на 62 мкА.

Поскольку 1„ составляет единицы миллиампер, то такое увеличение незначительно изменит режим работы транзистора. На рис. 6.4 показаны сплошными линиями характеристики при г = 20'С и штриховыми — при 1 = 70'С. Как видно, режим работы транзистора в данной схеме изменяется мало, и в этом заключается ее важное достоинство. Совсем иное получается при работе транзистора в схеме ОЭ.

Начальным током для этой схемы является сквозной ток 1„о, который приблизительно в )3 раз больше тока )„о. В нашем примере )„,оке Ка — -100.2 = 200 мкА при 20'С. При нагреве до 70'С этот ток возрастает в 32 раза и будет составлять 6400 мкА, или 6,4 мА, т. е. увеличится на 6,2 мА. Из равенства !к 1!о + Б-зо видно что ПРи 1о = сопзг и ~3 = сопв1 тоь коллектора также возрастет — настолько, насколько увеличится ток 1„,о (в нашем примере на 6,2 мА). Ясно, что при таком сильном изменении тока выходные характеристики резко изменяют свое цоложеиие грис.

6.4,6). Рабочая точка и рабочий участок АБ при таком нагреве перемещаются в положение Т, и А,Б, и режим усиления совершенно нарушается. В данном случае, который, конечно, является лишь примером, часть рабочего участка А,Т, резко уменьшилась, а часть Б,Т, стала ничтожно малой. Усиление резко уменьшится, и работа усилительного каскада будет происходить с большими нелинейными искажениями, так как положительная полуволна входного тока почти негусиливается. Если не осуществить температурной стабилизации, о которой было рассказано в 9 4.5, то усиление в схеме ОЭ при нагреве может стать совершенно неудовлетворительным.

Как видно, схема ОЭ обладает низкой температурной стабильностью и весьма сильно изменяет свои свойства при повышении температуры, что является ее существенным недостатком по сравнению со схемой ОБ. Следует подчеркнуть, что при изменении температуры изменяются не только характеристики, но и все параметры транзистора.

Так, например, при постоянстве токов /з-параметры для схемы ОЭ с увеличением температуры несколько возрастают. Изменение параметров в большей степени происходит в схеме ОЭ, а в схеме ОБ параметры более стабильны. Для обеспечения постоянства режима служит температурная стабилизация, но она не может полностью устранить изменение параметров транзистора.

6.3. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА С повышением частоты усиление, даваемое транзисторами, снижается. У этого явления две главные причины. Во-первых, на более высоких частотах сказывается вредное влияние емкости коллекторного перехода С„. Проще всего рассмотреть это влияние на эквивалентной схеме с генератором тока, показанной для схемы ОБ на рис. 6.5. На низких частотах сопротивление емкости С„очень большое, г„также очень велико (обычно г„».

йв) и можно считать, что весь ток сх1, идет в нагрузочный резистор, т. е. )е, яе а. Но на некоторой высокой частоте сопротивление емкости становится сравнительно малым 4 н. п. жсхввиав хя Рне. 6.5. Эквивалентная схема транзистора с учетом емкостей переходов и в нее ответвляется заметная часть тока, создаваемого генератором, а ток через Тх» соответственно уменьшается.

Следовательно, уменьшаются йв й., йг, выходное напряжение и выходная мощность. Если представить себе, что частота стремится к бесконечности, то сопротивление емкости 1/1озС„) стремится к нулю, т. е. С„ создает короткое замыкание для генератора и весь его ток п1„„ пойдет, через С„, а в нагрузке тока вообще не будет. К подобному же результату можно прийти, если рассмотреть эквивалентную схему с генератором ЭДС. Сопротивление емкости эмиттерного перехода С, также уменьшается с повышением частоты, но эта емкость всегда шунтирована малым сопротивлением эмиттерного перехода г„ и поэтому ее вредное влияние может проявляться только на очень высоких частотах, при которых значение 1/(аС,) получается одного пррядка с г,.

Сущность влияния емкости С, состоит в том, что чем выше частота, тем меньше сопротивление этой емкости, тем сильнее она шунтирует сопротивление г,. Следовательно, уменьшается переменное напряжение на эмиттерном переходе, а ведь именно оно управляет током коллектора. Соответственно уменьшается усиление. Если частота стремится к бесконечности, то сопротивление 1/(езС,) стремится к нулю и напряжение на змиттерном переходе также снизится до нуля.

Практически на менее высоких частотах емкость С„, которая шунтирована очень большим сопротивлением коллекторного перехода г„, уже настолько сильно влияет, что работа транзистора на более высоких частотах, при которых могла бы 97 влиять емкость С„становится нецелесообразной. Поэтому влияние емкости С, в большинстве случаев можно не рассматривать. Итак, вследствие влияния емкости С„на высоких частотах уменьшаются коэффициенты усиления и и б. Вторая причина снижения усиления на более высоких частотах — отставание по фазе переменного тока коллектора от переменного тока эмиттера. Оно вызвано инерционностью процесса перемещения носителей через базу от эмиттерного перехода к коллекторному, а также инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе. Носители, например электроны в транзисторе типа л — р — н, совершают в базе диффузионное движение, и поэтому скорость их не очень велика.

Время пробега носителей через базу т„р в обычных транзисторах 10 ' с, т. е. 0,1 мкс и менее. Конечно, это время очень небольшое, но на частотах в единицы, десятки мегагерц и выше оно соизмеримо с периодом колебаний и вызывает заметный фазовый сдвиг между токами коллектора и эмиттера. За счет сдвига на высоких частотах возрастает переменный ток базы, а от этого снижается коэффициент усиления по току б. Удобнее всего проследить это явление с помощью векторных диаграмм, изображенных на рис.

6.6. Первая из них соответствует низкой частоте, например 1 кГц, на которой все токи практически совпадают по фазе, так как тьр составляет ничтожную долю периода колебаний. На низких частотах б имеет наибольшее значение бв. При более 1кГи 1МГц 10ббГи 1р 1р 1б 1р 1 1к гб /-гбр Р 'Рр )б«,бр Рис. 6.6. Векторные диаграммы для токов транзистора при различных частотах 98 высокой частоте, например 1 МГц, запаздывание тока 1, на время т,р относительно тока 1, вызывает заметный фазовый сдвиг вз между этими токами. Теперь ток базы 1в равен не алгебраической, а геометрической разности токов 1, и 1„, и вследствие этого он значительно увеличился. Поэтому, даже если ток 1„еще не уменьшился за счет влияния емкости С„, то коэффициент р все же станет заметно меньше Вв.

На еще более высокой частоте, например 10 МГц, фазовый сдвиг возрастет, ток 1„ еше больше увеличится, а коэффициент б уменьшится. Таким образом, при повышении частоты коэффициент )3 уменьшается значительно сильнее, нежели ес Коэффициент и снижается от влияния емкости Ск, а на значение б влияет еше и фазовый сдвиг между 1к и 1, за счет времени пробега носителей через базу. Отсюда ясно, что схема ОЭ пп сравнению со схемой ОБ обладает значительно худшими частотными свойствами. Принято считать предельным допустимым уменьшение значений а и )3 на 30; по сравнению с их значениями пв и Ц на низких частотах. Те частоты, на которых происходит такое снижение усиления, т.

е. на которых а = 0,7ав и )3 = 0,7)зв, называют граничными или предельными чатлатами усиления для схем ОБ и ОЭ. Эти частоты обозначают соответственно 7, и Гр. Поскольку уменьшается гораздо сильнее, нежели и, то Гр значительно ниже 7'„. Можно считать, что .Гр = Х.IР. (6.30) На рис. 6.7 изображен примерный график, показывающий для некоторого транзистора уменьшение коэффициентов а и )3 с повышением частоты, отложенной в логарифмическом масштабе. Для удобства по вертикальной оси отложены не и и В, а относительные величины а/ав и )3/))в.

Характеристики

Список файлов книги