Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Злесь 1,' (МГц) — граничная частота, т„(пс)— постоянная времени цепи обратной связи, характеризующая частотные и усилительные свойства транзистора, определяющая устойчивость усилительного каскада к самовозбуждению. Вакным параметром служит сопротивление базы транзистора гг, представляющее собой распределенное омическое сопротивление базовой области. Это сопротивление необходимо знать прн определении вхолного сопротивления каскада. Сопротивление гг находят путем измерения постоянной времени цепи обратной связи т„, поскольку т,=гаС„, где С„ — емкость коллекторного переходк При работе биполярного транзистора в качестве переключательного элемента (рис.
2.8,а) необходимо, чтобы в проводящем состоянии сопротивление участка коллектор-эмиттер было минимальным, а в непроводящем — максимальным. Когда транзистор выключен, т. е. эмиттерный переход смещен в обратном направлении, рабочая точка будет соответствовать точке А, которая находится на линии нагрузки, отвечающей сопротивлению резистора нагрузки Е„(рис. 2.8,б). Этот режим работы транзистора соответствует режиму отсечки. При увеличении тока базы рабочая точка перемещается по линии нагрузки в сторону к большим значениям коллекторного тока.
При достижении базовым током значения 1„,„(точка В) коллекторный ток становится максимально большим, коллекторный переход открывается и транзистор перехолит в режим насьпления. Этому моменту соответствует остаточное напряжение между коллектором и эмиттером Укэ Дальнейшее увеличение тока базы не вызывает роста тока коллектора, так как этот ток ограничивается сопротивлением резистора нагрузки й„. Следовательно. 1к„— — 1к„,„=(Š— У~ )Ж„ж Е~й„ и 1а,„„= 1 „)В. Две указанные рабочие точки характеризуют оба крайние состояния транзисторного кчюча. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 2.Е Изобразить схемы включения транзистора ОБ для транзисторов типов р-и-р и и-р-и.
Показать полярности питаюгдих напряжений для случаев работы транзистора; а) в активном режиме; б) в режиме отсечки; в) в режиме насыщения; г) при инверсном вюпочении. На обеих схемах показать направления токов эмиттера 1э, коллектора 1к, базы 1в лля всех рассмстреииых случаев. Решение Схемы включения транзистора с общей базой, полярности питающих напряжений и направления токов для различных случаев работы транзистора показаны на рис. 2.9,а-г. 2.2. Транзистор типа р-и-р включен по схеме ОЭ (рис. 2.2.
6). В каком режиме работает транзистор, если: а) напряжение база-эмиттер Уяэ= -04 В и напряжение коллектор — эмигтер У .э = — 0,3 В; б) напряжение сГьэ = — 0,4 В и напряжение (Гкэ — — — (О В; в) напряжение (/яэ — — 0.4 В и напряжение (1кэ = = — 10 В? г' газы гк г) Рис.
28 ЖЖ Ж~ Решение ЛР~э 7'„= е)7„—, РГХ Коэффициент диффузии вычислим из соотношения Эйнштейна: йял 17„!рР = яу!е Рис. 2.70 Решение Здесь иэя+ ияк+ и = О, откуда (Укэ = 12 + 0.5 = 12 5 В. йпэ 1к = — 7'„П = — еВР— ' П = йх Решение Здесь иэ,+и„+(7„,=0; Решение 47 а) Транзистор рааатает в ре.киме насыщения, так как на эмнгтернам переходе прямое напряжение ( — 0,4 В) и на коллектарнам переходе также прямое напряжение (0,1 В). б) Транзистор работает в активном режиме, поскольку на эмиттерном переходе прямее напряжение ( — 0,4 В), а на каллектарнам обратное напряжение ( — 9,6 В). в) На обоих переходах обратные напряженна (на эмиттерном — 0,4 В, на коллекгарном — 10,4 В); следовательно, транзистор работает в режиме отсечки. 2.3. Транзистор типа л-р-л вюночен па схеме ОБ.
Напряжение эмнгтер — база (7эв = — 0,5 В, напряжение коллектор — база (7кк — — !2 В. Определить напряжение коллектор — эмнттер. 2.4. Транзистор типа р-л-р включен па схеме ОЭ. Напряжение база — эмиттер 1Гвэ — — — 0,8 В, напряжение коллектор— эмнттер (7кэ= — 10 В. Опрелелнть напряжение коллектор— база. следовательно, Укв = — 10+ 0,8 = — 9,2 В. 2.5.
В транзисторе л-р-л избыточная концентрация электронов на эмиттерном переходе равна 10гв м э. Плогцади переходов П = 1 ° 10 ~ мз одинаковы. Построить график примерного распределения концентрации электронов в области базы н определить ток коллектора, если эффективная ширина базы равна 4. 10 з м и при Т = 300 К подвижность электронов р, = = 0,39 мха(В.с). Решение Предположим, что ширина базы много меньше диффузионной длины электронов (неосновных носителей), концентрация акцептарных примесей в базе значительно ниже концентрации донарных примесей в эмиттере и казлекторе, в базовой области отсутствует рекомбинация носителей (распределение элек- тронов в базе линейное), а концентрация неосновных носигелш3 на коллектарном переходе равна нулю. Исходя из этих дапугцений, построим примерное распределение концентрации электронов в базе (рис.
2.10). Плотность тока неасновных носителей заряда (электронов) в базе откуда ЮР=)гТр„)е = 1,38 10 хз-300.0,39/(1,602.10 гэ) = 1 1О м~/с. Определим градиент концентрации электронов в базе: Фиэ 1020 — — = — 025 1Озз м л лх 410 з Принимая за положительное направление ток коллектора в активном режиме, имеем = 1,602.10 'э 1.10 х.0,25.10хз 1 10 Я = 4 мА. 2.6. В р-л-р-транзисторе площади эмиттернаго и коллекгорного переходов одинаковы и равны 1 10 в мх, коэффициент диффузии дырок в базе Вр — — 4,7 1О з м~/с. При (7кв —— — ! В распределение концентрации дырок в базе имеет вид, наказанный на рис.
2.11. Требуется: а) пренебрегая токами утечки, определить ток эмиттера, обусловленный дырками; б) вычислить дифференциальное сопротивление между коллехтарам н базой при (Укв = — 16 В, если толщина обедненного носителями заряда слоя коллекгарнага перехода в„= (1+)I ) У~ц() 1О в м. Предположить, чта условия на переходе эмиттер — база ие изменяются и соответствуют условиям, показанным на рис.
2.11, Плотность дырочнаго така в базе г(рэ 7 = — еР—; Р Р дырачный так змнттера л)рэ 1 = -е)У вЂ” П. и н(х Градиент концентрации дырок л(рэ рэ 2. 10' — 1 10" Лырок/мн, н(х зо 2 10 з Слеловательно, л( 1 =У П= -е)З вЂ” П= 1,602 10 'о 47 1О 4(10. 10з') 10 о= и Их =7,5 мА. ! 01к ~ 16, 10-зз 47, 10-з. 10-4 2,10зо(16-пг/2).10-о 3(УКБ [2,2.
10 з — (1 + )лУ(6) 10 огз 1,33 10 2 39 10- ю Ток коллектора 1к — — еРрПрэ/(зон,н — зо ) = БУ)рр/рз/знэ где зн — эффективная ширина базы. Следовательно, зн„, =зо+зн„=2 1О з+(1+)/)(Укв)) 10 о; пРи 1/квн— н -1 В зо =2 ° 10 з+2 ° 10 о 2,2 ° 10 ' м, тогда еВрПрэ 1ж н.-(1+)/)(УББЯ 10- ' Продифференцируем зто выражение по (УББ. И1к ~ е)эрПрэ() (УББ1 п~/2) 10 о н((УББ ! 1зоннлн (1 + )/) (Укк)) ' 10 олго Прн (УКБнн -16 В Дифференциальное сопротивление н((У 239. И)-зо — — ся 15,4 кОм.
а,„1,33. 10-зн = 2.7, Транзистор, имеюший параметры и =0,995, пу =О,1, 1звк — — 10 '4 А, 1„Бк = 10 'з А, включен в схему, изображенную на рис. 2.12. Определить напряжение коллектор — эмиттер 1Укз„а также тОки 1э 1к 1Б. Решение Напряжение коллектор-эмиттер найлем из выражешзя (Уэк+ (Укк + 1'кэ = О откуда 1Укэ = 5 + 0.62 = 5,62 В. Определим так коллектора; 1 = п1 к(е икэдзп Ц 1 ( иккУат> Ц Заметим, что в последнем слагаемом членом с экспоненциальным множителем махою пренебречь из-за большого отрицательного напряжения (УБ„.
Подставляя значения величин из условия залачи, получаем 1 0995. 10-зн(ео.мю,ом Ц 10-зз(е-зло.озо Ц =2,3 10 4 А. Определяем так змиттера по формуле 1з = 1эок (ела ьэУатз — Ц вЂ” пз1ккк(е'сок У а" — Ц = = 10 зл(23.10зо) 10 з4 — 23. 10 4 А, Ток базы 1Б — 1к+ 1э 0 В действительности ток базы не равен нулю. Неточный результат получен из-за приближенного вычисления така коллектора; 1к — 0995 ° 2,3 10 '4 10'о =2,3.10 4 А. Следовательно, в действительности 1Б 0995,23 10-4+23 10-4 1 15,10-4 А 2.8.
На рис. 213„а,б изображены входные и выходные ха- рактеристики транзистора в схеме ОЭ. Требуется построить ха- Рог гп Ряс гтг 49 ев гб, икк кве вев вве бк их гб ев ег Ев ц б кев ,в гве веет век кое еквеккее ге, к е -г -к -в -в -и -ег -и бк,б бг аЕ Решение р .гэу где 1эоо — обратный так. Тогда Решение ,((Е ~ Е Т ~пко — -кккя е(1э+ (эьо) на гг 1 5! ракгернстнку передачи тока 1к =/'(1в) при (/кэ = -5 В = сапог и характеристику передачи 1к — — /'((Еоэ) прн (Екэ = — 5 В = = сапог. Первая кривая — зависимость 1к =/'(1в) прн (/кэ — — — 5 В = = сапы — строится по точкам А, Б, В, Г, Д, Е, которые являются тачками пересечения вертикали для (Екэ = — 5 В с выходными характеристиками для разных токов базы 1в.
Эту кривую можно построить на графике входной характеристики, если по оси ординат отложить значения 1к, а по сои абсцисс — значения 1в (рнс. 2.13,о). Вторая кривая строится на основе входной н выходной характеристик. Например, при напряжении коллектор — змиттер Бкэ = — 5 В ток базы 1в =200 мкА соответствует на вхолной характеристике напряжению (/вэ— - 225 мВ, а на выхолной— току 1к = 3,9 мА. Поэтому в системе координат 1„— 1Увэ наносим точку с этими координатами (3,9 мА; 225 мВ). Аналогично находим другие точки, пс которым строим кривую. Ддя удобства можно составить таблицу (для 1Екз — — — 5 В): Из построенных характеристик передачи (рис. 2.13,а) отчетливо видно, что кривая 1к =,/(1я) близка ь линейной, а кривая /к =/'((Еоэ) в нижней части резко нелииейна. 2.9. Пользуясь семействами входных и выходных характеристик транзистора для схемы ОЭ (рис.
2.13,а,б), построить входные и выходные характеристики для схемы ОК. 2.10. Пользуясь семействами входных н выходных характеристик для схемы ОЭ (рнс. 2.13,о,б), построить входные и выхолньге характеристики для схем ОБ. 2.11. Транзистор р-я-р включен в схему с сбщен базой.
Показагть чта дифференциальное сопротивление змиттера можно приближенно вычислить по формуле г, ш ЕЕТ/(е1ь где 1э — так эмвттера. Вычислите г, при Т = 300 К, если 1з = 2 мА. Так как на эмиттерньвй переход подано прямое напряжение, то так змиттера может быль определен следующим образом: 1э = 1зво(е'цэоеегге П 1э»1эво вв г„ш ЕЕТ/(егэ) гб /(э.
При 1з- — 2 мА н Т=300 К 138,10-зв,300/(10„10-ко,2 10-з) 13 Ом 2Л2. Пользуясь схемой замещения транзистора, включенного па схеме ОБ (рис. 2.14,а), установить зависимость между собственными параметрами н параметрами системы й. Решение 2.13. Установить связь между 2-параметрами и у-параметрамп транзистора. Параметры (/1 ( 12 ~ )!!!б Н )22!б 11 12- б (с,= определяются в режиме короткого замыкания на выходе для переменного тока. Поэтому лля нахождения этих параметров преобразуем схему на рис. 2.14,а в схему, изображенную на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
