Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 6
Текст из файла (страница 6)
1.60. Начертить график зависимости дифференциального 3! 14 сопротивления ат подводи- маго напряжения для туннельного диода. ИспользаФ, Ф вать значения напряжения в р(г интервале от 0 до 0,45 В (рис. 1.17). а) Н 1.61. Два туннельных диода типа ГИ304, ВАХ которых изображена на рис.
1.17, соединены последовательно (рис. 1.21, а). Построить эквивалентную вольт-амперную характеристику. 1.62. Два туннельных диода типа ГИ304 включены параллельно (рис. 1.21, б). Построить эквивалентную вольт-амперную характеристику. ВАХ каждого диода изображена па рис. 1.17. 1.63. Два туннельных диода типа ГИ304 (см. рис.
1Л7) включены встречно. Построить эквивалентную ВАХ 1.64. Последовательно с диодом типа ГИ304 (см. рис. 1.17) включен резистор, сопротивление которого )2 =20„/1„, где П, и 1„соответственно минимальное напряжение и максимальный ток туннельного диода. Построить ВАХ этого соединения. 1.65. Параллельно с диодам типа ГИ304 (см. рис. 1.17) включен резистор с сопротивлением )2 = 2(/„/1„, где (I„— максимальное напряжение туннельного диода; 1„— минимальный ток туннельного диода. Построить зависимость обще~о тока от напряжения на диоде. 1.66. Последовательно с туннельным диодом типа ГИ304 (см. рис. 1.17) включен полупроводниковый диод типа Д305, ВАХ которого юображена на рис.!Л8,б.
Построить зависимость тока в этой цепи от подводимога напряжения. 1.67. Параллельно туннельному диоду типа ГИ304 (см. рис. 1.17) включен резистор сопротивлением й. Найти такое значение этого сопротивления, при ко~ором результирующая вольт-амперная характеристика не имеет области с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Построить эту характеристику. 1.68. Определить предельное значение рабочей частоты для туннельного германиевого диода, имеющего следующие параметры: 1„=10 мА; 1„/1,=4,5; (7„=0,06 В; ()рр — — 0,4 В, емкость С = 50 пФ, а также найти среднее значение модуля лифференциадьного сопротивления на падающем участке характеристики, объемное сопротивление й, и постоянную времени переключения тк, если (/,=0,18 В, радиус р-и-перехода г = = 0,05 см, а удельная проводимость примесного германия а = =8 См/см. Озивези: /„, 1 ГГп; гк„4=15 Ом; й,=0,65 Ом; г„,р—- =1.7 ° 10 Рц ГЛАВА 2 ТРАНЗИСТОРЫ.
РАСЧЕТ ОДИНОЧНЫХ КАСКАДОВ Траюисторами называют полупроводниковые приборы, пригодные для усиления мощности и имеющие три или более вывода. Различают биполярные и полевые транзисторы. 8 2.1. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Физические процессы в биполярном транзисторе 9 9 Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя областями чередующейся электропроводности, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Эти транзисторы называют бипалярными, потому что их рабата основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Биполярные транзисторы могут быть типа р-и-р и и-р-а Структуры н условные обозначения данных типов транзисторов показаны на рис.
2,1. Между кажлой областью полупроводника и ее выводом имеется омический контакт, который на рис. 2Л показан жирной чертой. Средний слой транзистора называют базой (Б), олин из крайних — эмиттером (Э), другой — коллектором (К) База — область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда. Эмиттер — область, из которой осуществляется инжекция носителей заряда в базу. Кол- Р б к лектор предназначен для р и р и р и экстракции носителей заряда из базы.
Электронно-дырачный переход между эмиттером и базой называется эмиттернымпереходом,между базой и коллектором— коллекторным переходом. В зависимости от соче- Ркк. 2Л 32 зз 2 заказ рь 531 тания знаков и значений напряжений на р-и-переходах различают слелующие области (режимы) работы транзистора: активная область — напряжение на эмиттерном переходе прямое, а иа коллекторном — обратное; область отсечки — на обоих переходах обратные напряжения (транзистор заперт); область насыщения — иа обоих переходах прямые напряжения (транзистор открыт); инверсная активная область— напряжение на эмиттерном переходе обратное, а на коллекторном — прямое. Режимы отсечки и насыщения характерны для работы транзистора в качестве переключательного элемента. Активную область, или активный режим, используют при работе транзистора в усилителях или генераторах.
Инверсное включение применяют в схемах двунаправленных переключателей, использующих симметричные транзисторы, в которых обе крайние области имеют одинаковые свойства. В зависимости от того, какой ю электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК) (рис.
2.2,а,б,в). Для определения аналитических зависОпиостей между токами и напряжениями идеализированный транзистор представляют эквивалентной схемой Эберса — Молла (рис. 2.3). Соответствующая одномерная модель состоит из двух идеальных р-в-переходов, включенных навстречу друг другу. Объемные сопротивления слоев, емкости р-л-переходов и эффект модуляции ширины базы не учитываются, Токи эмиттера и коллектора выражаются слецуюшим образом: Хэ = 1эьк(е эьд — 1) — цю(кьк(е"кьл' — 1), 1к = цl к(есэьло 1) 1кьк(е"кьоо ц (2.1) где Хэц, и 1кьк — тепловые токи эмиттерного и коллекторного Рис 22 переходов при коротком замыкании на входе транзистора ((1кь = 0 и ()эь = = 0 соответственно); ц— коэффициент перелачи тока эмиттера в активном режиме; ар — коэффициент передачи тока змиттера Р .2З при инверсном включении; бэБ и ('кь напра жения на эмиттерном и коллекторном переходах соответственно; Ор„= КТ/е — температурный потенциал.
Можно показать, что (2.2) (2.3) 1 кьк 1 кьо М ццу! (эьк = (эьо/(1 КМ тле 1кю, lзьо — обРатные токи коллектоРного и эмиттеРного переходов, измеряемые соответственно при обрыве коллектора и эмиттера. Подставив выражения (2.2) и (2.3) в формулы (21), получим зависимость токов 1э, 1к и уь от напряжений ()эь и (1кь, т.
е. выражения, описывающие статические ВАХ идеализированного транзистора: 1э = (ецэБКК 1) о кьо (со ко(с 1). (2 4) 1 — цц, 1 — цц )к = О(эм, (кьо (есэь'Оо - 1) — (еокь" — 1). (2,5) 1 — асс~ 1 — ццО Учитывая, что 1ь =(э — !к, получим (есзь~~ — 1)+ (1 — и,) (ескьоо — 1). (1 Я) 1эьо с 1кБО 1 — ццо 1-ааг (2.6) Разрепия уравнение (2.4) относительно 1)зь, получим выражение для идеализированных входных (эмиттерных) характеристик тРанзистоРа ()зь = )'(1з) ) ()кь = сопз1: ()эь =ОРт!п~ — +1+а(е 'кьЛ 1) Г уэ ц- ~ (эьо Выражение для выходных характеристик может быть получено из уравнения (2.5): (к — — Ыэ — 1кьо(е" кьо" — 1).
(2.8) !», мг »»А а -! -о -в -во„,в в! Рис 2.4 1э = аг)к + 1эко. (2.1 1) (2.15) 1к = В1Б + 1~ эо, Величина !э 1эБО а» = = 1к (г 12) На основании закона Кнрхгофа для токов в цепях электродов тРанзистоРа можно записать 1э =1к+1Б, Реальные входные н выходные характеристики транзистора для схемы ОБ изображены на рис. 2.4,а,б.
Для активной области ) ()кв! с 0 и ) (!кь!» <р„поэтому при нормальном включении 1к = а!э+ 1коо. (23) Следовательно, ток коллектора 1к в активном режиме работы транзистора представляет собой сумму двух составляюших: тока 1ББО и части эмнттеРного тока, котоРый опРеделается потоком носителей заряда, инжехтированных в базу и дошедших (за вычетом рекомбинировавших в базе) до коллекгорного перехола. Величина 1К 1КБО !э называемая статическим (интегральным) коэффициентом п *редачи эмиттерного тока, составляет 0,95 — 0,999.
Так как 1к » 1кг«„то обычно статический коэффициент а = =1к/1э В инверсном режиме (коллекторный перехол включен в прямом, а эмиттерный — в обратном направлении) ток змиттера называется инверсным коэф- ! ! ~в»в=В »1 фипиентом передачи кодлекторного тока. Как правило,а са. ! ! 1 !!=гоп!! Для анализа работы тран- ~ 1„,гг=б) !4«в знстора на переменном то- ! ке (с сигналами малых амп- -!в ~ «! гг, а В» ! ( »л' »» литуд) вводят лифференши в! !к»а!!в=в) альный коэффициент переда- !" чи эмиттерного тока а,= —" .
(2.13) Л„ 5)1 С55О = 5««55 Практически в активном режиме при не слишком больших уровнях инжекцни величина а мало меняется с изменением эмиттерного тока„н без большой погрешности можно полагать а,= а. Поэтому в дальнейшем дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока также будем обозначать а. Статические ВАХ транзистора лля схемы ОЭ показаны на риа 2.5. В первом квалранте на рис. 2.5 изображены выходные характеристики — 1к = /((!кэ) ) 1Б = сопок Область 1 — активная область, в которой змиттерный переход открыт, а коллекторный — закрыт.
Как уже было сказано, эта область используется прн работе транзистора в усилительном режиме. Если эмнттерный переход закрыт, то работа транзистора происходгп. в области П1, которой соответствуют незначительные обратные токи (область отсечки). В области П эмиттерный и коллекторный переходы открыты, т.
е. транзистор работаег в режиме насьцпения. Во втором квадранте изображена характеристика перелачн тока, т, е. зависимость 1к =/(1Б) пРи (/кэ сопвг. В третьем квалранте представлена входная характеристика — зависимость 1Б =/'(()Бэ) ) ()кэ = сопок В транзисторе, включенном по схеме ОЭ, ток коллектора а 1коо 1к = 1Б+ (2.14) 1 — а 1 — а Запишем это выражение в внле где В = а/(1 — а) — статический (шггегральцый) коэффициент передачи базового тока; 1 ~О=1кво/(1 а) =(1+В)1 ц— обратный ток коллекторного перехода в схеме ОЭ при 1Б = О, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
