Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В линейном режиме, когда ')еход база-эмиттер открыт благодаря приложенному к нему напряжению ' УЦ„через него протекает ток базы ьи Протекание тока базы приводит к ин- " 1*;ая зарядов из области коллектора в область базы, причем ток коллектора ':сделается как н=-ВБ, где  — — коэффициент передачи тока базы. Прямое на""веяно б'и на эмиттерном переходе связано с током коллектора уравнением ",ерса -- Молле г, ж!кс с(ео т" — 1), (4. 1) 43 Раздел 1. Элементы злек оииой техники где 1„ь — — обратный ток коллекторного перехода при его обратном смещении, срт — тепловой потенциал. Из уравнения (4.1) следует, что при прямом смещении эмиттерного перехода и выполнении условия (4,>срт, ток коллектора растет с ростом напряжения ~Ум по экспоненциальному закону: (4.2) переходе транзистор у току коллекторноепие на эмиттерном 1 (1ьь=сР, )п(1,",-+)).
100 и,= актер ктери ейной исти стик обл грани цу стора в онщ1ь пряже ообще торе и но ния не ела б) 1, а) Область 1„, кясыглския Лиисйкая область ~У„, 0 Рис. 42, Выхолкые хкрактсристики билоляркого тракзисторк (я) к сто яхолкая хлркктсркстикя бй где (4,-.~с,. -- контактная разность потенциалов. При изменении полярности напряжения на эмиттерном переходит в режим отсечки и ток коллектора равен обратном го перехода 1„т =1т, Из уравнения (4.1) легко найти напряж переходе Поскольку ср,=25мВ при Т=ЗООК, то уже при напряжении считать, что (Уго=срт)п(1,Ч,ь,). Выходные вольт-амперные хар егора приведены на рис.
4.2 а. Линеиная область на этих хара на штриховой линией. Транзистор будет находиться в лип напряжение на коллекторе достаточно большое и выходит за линии. Отметим некоторые особенности характеристик транзи ласти. Во-первых, приращение тока коллектора пропорци тока базы. Во-вторых, ток коллектора почти не зависит от на торе (в соответствии с уравнением (4.1) такой зависимости в их, напряжение на базе не зависит от напряжения на коллек (4.3) мВ можно с ки транзиах отмече-:::В';:;: асти, если штриховой нейной обизменению на коллек Я:» г).
В-третьбо зависит Лекс)ня 4. Бнполярные транзисторы ');~)(тбка базы. Из сказанного следует, что в линейном режиме транзистор для -';(исамх приращений тока базы можно заменить источником тока коллектора, уп- ,;;.раввяемсго током базы. Прн этом, если пренебречь падением напряжения между ;-.",,Фаей и змиттером, то можно считать этот переход коротким замыканием. В рей ,'В4)ьт)ате лня линейного режима можно использовать простейшую модель транзи- :;-~жра, приведенную на рис. 4.3 а ':;-:.:-':::-Пользуясь этой моделью, можно легко рассчитать коэффициент усиления кас- ас))яда изображенного на рис. 4.3 б.
Заменяя транзистор его моделью. получим (.", ~Вщвалентную схему, изображенную на рис. 4.3 в. Для этой схемы находим и, ~с яе („=Еле' И,=БАп — Ечт)с,, н,вдп ле еобходимо сделать расчет введением других параме изображенной на рис. 4,3 а приведена на рис. 4.4. Эт 4е называются уравнения им = Н; ~ (е+ Нми„,, Б =Нт,(а+Нтти.„,. (4.4), (!',-':; гФнзический смысл параметров, приведенных в системе уравнений (4.4). мож".;:-'«ю'легко усгановитги если воспользоваться режимами холостого хода на входе т 1 Е., Е„.
в) Ряс 4.3, просгсгапая схема аамещения биполярного трантнс.ора (а), схема усилительного каскада (б) и расяетная схема (я) Вали н ::-)в)(сжнить ..".аиа схемы, , й)анзистор ,,~4)яя', хоторь л„ или К„= д-. е' более точным, то модель транзистора можно тров„которые не учитывались при сосгавлеа. Уточненная схема замещения биполярного ой схеме замещения соответствуют уравнеми транзистора в Н-параметрах Рбпдебг Л Элементы элект оииой техюоки схемы и короткого замьпиания ца ее выходе. При холостом ходе на входе бе=О, откуда находим два параметра Нм Н„="„,' и Н„=,,",, -(4.5) иб Аналогично при коротком замыкании на выходе (и,,мО) находим два других параметра Рис.
4.4. Схема аамеигеиия биг|оляриого Грмгтиегора а Н-иараметрах и Ни=, и Нм=, (4,б) (4.7) При глубоком насьпцении транзистора выполняется уацбвие ие>О. В любом случае при переходе в режим насыщения в базе протекает избыточпыи ток, т. е. тбж базы превьппает значение, необходимое для получения даппого тока коллектора при работе транзистора в линейном режиме. Выполнение условия и„,;=О обычно называют граничным режимом, так как оп характеризует переход транзистора из линейного режима в режим насыщения. Глубину насыщения трапзистора характеризуют коэффициентом насыщения, который определяют как отношение тока базы Г~„м тРанзистоРа в насьпценном Режиме к токУ базы Уб,а в гРани пюм Режиме (4.8) При глубоком насыщении транзистора в базе накапливается большое количество неосновных носителей, которые задерживают выключение транзисгора.
Параметры холостого хода в сосцветствии с (4 5) обозначаются как: Н,, —- обратная передача по направлению и Не, -- выходная проводимость. Параметры короткого замыкания определяются из (4.6) и име|от значения: Нм --- входное сопротивление, На, --- прямая передача по току. Полученная система параметров транзистора не противорегит простейшей схеме замещения, приведенной на рис 4 3 а. Так, при Нч=Н,,=Ни=О получаем вместо схемы рис. 44 схему рис. 4 3 а, если положить, что В=-Нп. Отметим, что в справочниках по транзисторам обычно приводятся пе все четыре Н-параметра, а только некоторые из них Обязательно приводится параметр Н„=В -- коэффициент передачи по току, а остальные, если спи пе приводятся, иногда можно рассчитать по уравнениям (4.5) и (4.6).
Для перехода из линейного режима в режим насыщения необходимо увеличивать ток базы до тех пор, пока напряжение па коллекторе пе понизится до такого значения, прн котором произойдет отпирание коллекторного перехода. Такая ситуация может возникнуть в схеме рнс. 4 3 гь когда в коллекторной цепи вюпочепо сопротивление нагрузки К, В этом случае увеличение тока базы м приведет к увебяичепию тока коллектора г'„. В результате увели гится падение папряжеция гга нагрузке В„ и уменьшится напряжение па коллекторе и,„ Условием насыщения транзистра является равенство пулю напряжения Лекзрея 4. Бипоня иые т анзисто ы Поскольку в режиме насыщения напряжение между коллектором и эмиттером до' статочно малое, то в этом режиме транзистор можно заменить замкнутым ключом„на котором падает небольшое напряжение.
Схема замещения транзистора в режиме насыщения приведена на рис, 4.5 а. В соответствии с этой схемой замещения напряжение на насыщенном ключе определяется по формуле (4.9) [.'„, „„, = 3, Кл„+ Ел, где Еле сопротивление насяященного ключа, Ел=0,5 ... ОД В. В справочных данных ла транзисторы обычно приводится значение У,х „,„.
при заданном токе коллектора. Другим ключевым режимом биполярного транзистора является режим отсечки. Перевести транзистор в режим отсечки можно приложением между базой и эмиттером обратно~о напряжения. Граничным режимом в этом случае является выполнение условия ие,=0 В режиме отсечки транзистор можно заменить разом' кнузым ключом, схема замещения которого приведена на рис. 4.56. В соответствии с этой схемой замещения транзистор в режиме отсечки имеет некоторое достаточно большое сопротивление й, и параллельно включенный ему генератор небольшого тока утечки! =!ха „,.
На вольт-амперных характеристиках транзистора, приведенных на рнс. 4.2 а, режиму отсечки соответствует горизонтальная ливня при еаж0. В справочных данных на транзисторы для режима отсечки обычно приводится обратный ток коллектор -- эмиттер !юл при заданном напряжении на коллекторе и при заданном сопротивлении Я„включенном между базой и эмиттером. Таким образом, лва ключевых режима транзистора — режимы насыщения н отсечки —. позволшот использовать транзистор как замкнутый или разомкнутый клю ~ 5. Остальные элементы на схемах замещения, приведенных на рис. 4.5, соответствуют пеилеальности транзисторного ключа, Транзисторные ключи находят широкое применение в различных электронных устройствах: измерительных усилителях для коммутации сигналов, в силовых преобразователях частоты и др.
Во всех этих применениях транзистор попеременно переводится из режима насыщения в режим отсечки и обратно. В связи с этим очень важным является скорость переключения такого ключа, которая обычно характеризуется временем перегшючения или максимальной частотой коммутации Последним режимом работы транзистора является инверсный режим, прн котором коллекторный переход смещается в прямом направлении, а эмиттерный Рис, ч 5.
Схемы замещения транзисторного ключа а режиме насынзения еа) и отсечки (Е~ Раздел й Элементы элект онной техники в обратном. По сути дела, в этом режиме коллектор и эмитгер меняются местами и роль коллектора теперь выполняет эмиттер. Если транзистор несимметричный, то обычно в инверсном режиме падает усиление транзистора (В„в„«В,„„). Наиболее часто инверсный режим транзистора используется в двунаправленных ключах.
В этом случае транзистор делается симметричным и его усиление практически не изменяется при замене коллектора и эмиттера. В таких транзисторах области коллектора и эмиттера имеют одинаковые свойства и геометрические размеры, поэтому любая из них может работать как эмиттер или коллектор. Для симметричных транзисторов характеристики в инверсном режиме подобны характеристикам в линейном режиме. Динамические характеристики биполярного транзистора, Динамические характеристики транзистора по-разному описывают его поведение в линейном илн ключевом режимах. Для ключевых режимов очень важным является время переключения транзистора из одного состояния в другое.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
