Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 7
Текст из файла (страница 7)
е. при разомкнутом выводе базы. Статический коэффяцпент передачи тока оазы 1к 1кья В=- 1ь+ 1кьо Так как 1кь, «1к и 1кхг «1„то практически статический коэффициент передачи тока базы определяют как В =1к/1в. ('.17) При работе транзистора на переменном токе при малых амплитудах используют дифференциальный коэффициент передачи тока базы Л, Р= — ' ~31 (2.18) Дифференциальный коэффициент )3 связан с интегральным (статическнм) коэффициентом следующим соотношением: И(3 )3 = В+ ()в+ 1кве) —. Ле 18 Зависимость В(1е) выражена сильнее, чем зависимость а(1э).
Если же этой зависимостью без большой погрешности ъюжно пренебречь, полагая ЩИ1е =О, то В ж В. Как было сказано, транзистор в различных электронных устройствах может использоваться в трех схемах включения: ОЭ, ОК и ОБ. Наиболее часто применяется схема ОЭ, так как позволяет получить наибольший коэффициент усиления по мощности. Она имеет лостаточно высокие коэффициенты усиления по напряжению (с инвертированием фазы входного напряжения на 180'), по току и относительно высокое вхолное сопротивление. Схему ОК называгот также эмиттерным повторителем, так как напряжение на эмиттере по полярности совпадает с напряжением на входе н близко к нему по значению.
Эта схема усиливает ток и ьюшность, но не усиливает напряжение (Кп < 1). Она обладает наиболыпим нз всех трех схем включения входным сопротивлением и наименьшим выходным сопротивлением, поэтому часто используется как буферный усилитель для согласования низкого сопротивления нагрузки с высоким выходным сопротивлением каскада, иначе говоря, примеггяется как трансформатор сопротивлений. Эмиттерный повторитель эквивалентен генератору напряжения, которое мало изменяется при изменении сопротивления нагрузки. Схема ОБ обеспечивает усиление напряжения и мощности, но не усиливает ток (коэффициент усиления по току меньше единицы, но близок к ней). Подобно схеме ОЭ, она имеет высо- кое выходное сопротивление. В отличие от схемы ОЭ входное сопротивление этой схемы очень мачо; последнее обстоятельство делает ее непригодной лля усиления больших напряжений.
Обычно схема ОБ применяется лля усиления напряжений иа очень высоких частотах. Схемы замещения и параметры транзистор а. Для аналитического расчета цепей с транзисторами широко используют схемы замещения. Получили распространегие физические и формализованные молелн транзистора. В физи жской схеме замещения ее параметры связаны с физическими (собственными) параметрами транзистора. На рис. 2.6, а, б показаны Т-образные схемы замещения для переменных токов и напряжений лля схем ОБ и ОЭ соответственно. Они справедливы для линейных участков входных и выходных ВАХ транзистора, на которых параметры транзистора можно считать неизменными.
Здесь г, — дифференциальное сопротивление эмнттерного перехода (включенного в прямом направлении): (2.19) Значения г, зависят ат постоянной составляющей тока амиттера: г, = (р,/1э = 0,Кб/19. (2.20! Числовое значение г, лежит в пределах от единиц до десятков Ом, гг — поперечное обаемное сопротивление базы — сопротивление базовому току. Обычно гв»г, и составляет 100 — %0 Ом. Эквивалентный источник тока Ы, учитывает транзитную составляющую приращения эмиттерного тока, проходящую через базу в коллектор. аг 39 Сопротивление — дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (включенного в обратном направлении); учитывает изменение коллекторного тока с изменением напряжения (г,я.
Значения г„ лежат в пределах 0,5 — 1 МОм. Емкости С» и ф— это емкости эмиттерного и коллекторного переходов. Каждая !п них равна сумме барьерной и диффузионной емкостей соответствующего перехода. Поскольку на высоких частотах емкость С„шунтнрует большое сопротивление г», она сильно влияет на работу транзистора, а емкость С» шунтирует малое сопротивление г, н ее влияние незначительно. Емкость С„учитывают при частотах, составляющих десятки кизогер2Ь а емкость С, — при частотах, превышающих единицы и десятки мегагерц. При работе на средних частотах (от десятков герц до единиц килогерп) емкости переходов не учитывают и в схему замещения ие вводят. Дифференпнааьный коэффициент передачи змиттерного тока и = 2(1„/г(1,) с„ Коэффициент и имеет порядок 0,9 — 0,999. В Т-образной схеме замещения транзистора ОЭ (рпс.
2.6,6) сопротивления г„гя имеют тот же физический смысл и тот же порядок величии, что и в схеме ОБ. Поскольку входной ток в схеме ОЭ вЂ” ток базы, в выходную цепь введен источник тока В/ь Сопротивление г» = г„/(1 + В), учитывает изменение коллекторного тока с измененвем напряжения (1;. Так как входным в схеме ОЭ является ток базы, которыв в 1+ В раз меньше тока эмиттера, то при переходе от схемы ОБ к схеме ОЭ в 1+ В раз уменьшается не только активное, но и емкостное сопротивление коллекторного перехода В схеме ОЭ С»=(1+ В)С„.
Увеличение емкости С„' приводит к е!це большему ее влияншо на высоких частотах, чем влияние емкости С,. В связи с этим емкость С» в схеме ОЭ обычно не учитывается. Днфференпнальный коэффипиент передачи тока базы в схеме ОЭ 61„ В=- — "- Л напряжения, учитывающий зто явление.
Так как числовое значение коэффициента обратной связи мало (10 ' — 10 ~), то обычно этот источник в схему замещения не вводят. Получили также распространение формализованные модели транзистора. Они основаны на представлении транзистора в виде четырехполюсника, который может быль характеризован одной из шести систем уравнений, связывающих между собой входные н выходные токи и напряжения. Чаще всего используются следующие три системы уравнений: 1 21111 + 21212 1'2 = Ь11! + 22!12 ,' (2.2 1) 1! =У!1(/1+У!2сгз 12 У21('! + У22('2 (2.22) ('1 =)21!1! + йы( 2 12 = )!211! + )122(/2. (2.23) Схемы замещения транзистора для систем г,у,й-параметров показаны на рис.
2.7, а, 6, в соответственно. На высоких частотах используется !.акже гибридная схема заме!ценна (см. рис. 2.38). Наиболее широко используется система й-параметров, так как эти параметры легко измерить и опрелелить по ВАХ транзистора. й-параметры транзистора имеют следующий физический смысл: Й1! = (/!/1! ! 6 — входное сопротивление транзистора в режиме короткого замыкания (к.з.) на выходе для переменного тока; )!!2 =(2!/(/2 ~;1„в — коэффициент обратной связи по напряжению в режиме хоппе~ого хода (х.
х.) на входе для переменного тока; 62, =12/1! ~вг в — козффнциентперела- г„ ггг Так как в транзисторе существует поло:кительная обратная связь, обусловленная эффектом модуляции шарипы базы, то во входные цепи схем заме!денна следовало бы ввести источник рс г.г чи тока в режиме к. з. на выходе для переменного тока; Ь22 = =12/Пз)1, б — выходная проводимость транзистора в режиме х. х. на входе лля переменного тока. Значения )т-параметров зависят от схемы включения транзистора, Ь-параметры транзистора связаны с нх физическими параметрами в схеме ОБ следующими соотношениями: )2116() '2216)11126/1!226 (2.24) !б = )2126/11226. (2.25) ! к )/12226 (2.26) "= ~йпг!. (2.27) Влияние температуры на работу транзист о р а.
Работа транзисторов сильно зависит от температуры, прн которой находятся р-и-переходы. Различают три основные причины нестабильности тока коллектора при изменении температуры. Прежде всего от температуры существенно зависит обратный ток коллекторного перехода 1кбб. Обнаружено, что ток 1„бб удваивается при изменении температуры на каждые )О'С для германиевых и на каждые 7'С для кремниевых транзисторов. Кроме того, напряжение база — эмиттер с ростом температуры уменьшается.
Ориентировочно значение скорости этого уменьшения ИУбэ/ЬТ= -2,5 мВ/'С. Наконец„ксоффициент передачи тока базы ()(йп,) с увеличением температуры переходов увеличивается. Наиболее вредное влияние на работу транзистора при изменении температуры оказывает увеличение тока 1 1,. За счет этого фактора в наихудшем случае ток коллектора может возрасти настолько, что произойдет тепловой пробой коллектор- ного перехода транзистора.
Максимально допустимые электрические и тепловые параметры — это те параметры, которые не должны быть превышены при любых условиях эксплуатации и при которых обеспечивается заданная надежность. Микаил!альна допустимая постоянная рассек!ваемая лющностпь коллектора Р, — наибольшая мощностьч рассеиваемая в транзисторе при температуре окружатощей среды Т, (или корпуса Т). При работе транзистора в режиме переключения, кроме мо!цностн, рассеиваемой в коллекторном переходе, добавляется мощность, рассеиваемая в базе.
Значение Р, допустимое при заданной температуре корпуса Тк или окРУжающей сРельт Тк, опРеделают по фоРмУлам где Т„,„— максимально допустимая температура р-и-перехода; й,„„ — тепловое сопротивление переход-корпус; Я,т — тепловое сопротивление переход-окружающая среда. Максимально допрстилтыв напРЯжениЯ: Пкб ' (/кэ (/эб . Для большинства биполярных транзисторов указывается максимальное сопротивление между базой и эмиттером йб, Прн КатарОМ дсиуетнМО даННОЕ ЗНаЧЕНИЕ стхз, В ОтСутСтВИЕ запирающего смещения на базе. Максимально допустил!ые токи 1; 1. „,„; 1б„, (регламентируется только для транзисторов большой и средней мощности).
Частотные и импульсные свойства транзисторов. С повышением частоты коэффициент передачи тока змиттера уменьшается по модулю и становится комплексной величиной. Как следствие, происхолит сдвиг по фазе между переменными составляющими тока коллектора и тока эмиттера. Частотные свойства транзисторов принято характеризовать рядом параметров. Предельной частотой коэффиииента передачи тока /621 называют такую частоту, на которой модуль коэффициента передачи тока уменьшается в )/2 раз, т. е. на 3 дБ по сравнению с его низкочастотным значением. При включении транзистора по схеме ОБ эту частоту обозначают /'2а!б или иногда /„.
В зависимости от значения этой частоты различают низкочастотные (/ьпб < 3 МГц), сРелнечастотные (3 МГц < Л6216 < <30 МГц), высокочастотные (30 МГц</'т <300 МГц) и СВЧ(/~! > 300 МГц)-транзисторы. В схеме ОЭ предельную частоту передачи тока базы обозначают символом /'ь „или /б. СлеДУет заметить, что частотные свойства транзистора в схеме ОЭ хуже, чем в схеме ОБ, так как частота /621, примерно в йз„раз ниже частоты /ьзт. Граничной частотой каэффичиента передачи тока базы в схеме ОЭ называют такую частоту /т (или /!), на которой модуль коэффициента передачи тока базы равен единице.
На любой частоте в диапазоне 0,1/тр < /' < /тр модуль коэффициента передачи тока изменяется со скоростью б дБ/октава, т. е. вдвое лрн изменении частоты в два раза. Для транзн!.гора справедливы следующие соотношения: /621~ 16216/122!к ХЬ216 2'2ХгР 42 43 Р ~*(Тк) = (7 тм Тк)/Кккп Р „(Т) =(҄— Т)/тк, (2.28) (2.29) Максилкальной частотой генералки /', называют наибольшую частоту, при которой транзистор способен работать в схеме автогенератора при оптимальной обратной связи. Будучи выраженной в мегагерцах, приближенна частота (;„,- ге 200~фр/т„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
