1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 60

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

Текст из файла (страница 60)

Таким образом,осуществление режима холостого хода на входе транзистора ирежима короткого замыкания на его выходе, что требуется дляизмерения /¿-параметров, наиболее удобно.Связь между системами параметров. П оскольку наряду с систе­мой /¿-параметров используют также систему ¿/-параметров, полезнознать соотношения между к- и ¡/-параметрами. У добней всего вос­пользоваться для этого матричной формой записи уравнений че­тырехполюсника. Если, например, токи и напряжения рассмат­ривать как составляющие в прямоугольной системе координатнекоторых обобщенных векторов г и и, то система уравнений с упараметрами запишется в матричной форме:[* ]= № ],(12-58)где[г/] =Гг/и г/1г '(12-59).У 21 Уъг_— матрица полной проводимости четырехполюсника.Для системы с /¿-параметрами (обобщенные векторы « 7Х и и?2)запишем:М = [/г][и>2],(12-60)где[Л] =^11 ^12(12-61).^21 ^22Матрицы [г/] и [Ь] связаны между собой соотношениями1 —/¿¿2(12-62)ЫЛи ¡/г![П\= —11Уп1- ¡ / 21".¡/21г/1 ..(12-63)Здесь |у | и |/г | — определители соответствующих матриц.В табл.

12-1 сведены формулы пересчета для отдельных пара­метров каждой из систем.Т а б л и ц а 12-1НеизвестныйпараметрИзвестный параметрН!/12/и — -т —"иУЛ 122/12= - - Г "и—/*212/21 = -Г —"и2/22—/12 /и2/122/иг/21к21—2/и2/и2/22 — ?/1зУ;12/иЛп /г22 — * 12/721■,“ 11Как и для электронных ламп, основными зависимостями междунапряжениями и токами, используемыми при инженерных расче­тах схем на транзисторах, служат статические характеристикиприбора. Если в качестве статических характеристик транзистораизбрать функциональные зависимости меж ду любыми двумя ве­личинами из четырех при условии, что одна из двух других будетподдерживаться постоянной, то можно получить двенадцать раз­личных семейств характеристик для каждой из трех схем включе­ния. На практике, естественно, нецелесообразно пользоватьсятаким количеством взаимосвязанных кривых.

Связь между токамии напряжениями в транзисторе принято представлять четырьмясемействами характеристик, выбор которых определен практиче­ской рациональностью и связан с наиболее употребительной си­стемой /¿-параметров.В качестве статических характеристик транзистора использузуются:v1) при U2 = const(12-64)— семейство входных характеристик ;U i = f 2 (U2) при / х = const— семействохарактеристикобратнойсвязи(12-65)понапря­жению ;h — Ф1 (Л) ПРИ и г = const(12-66)— семейство характеристик передачи т ока ;/ 2 = Фа (^г) ПРИ Л = const(12-67)— семейство выходных характеристик,В зависимости от схемы включения транзистора в качествевходных (1± ии выходных ( / 2 и U2) токов и напряжений ис­пользуются токи и напряжения того или иного электрода.Наибольшее применение в инженерной практике находят вход­ные и выходные характеристики транзистора.

Два других семей­ства используются значительно реже и, если они не приводятсяв справочнике, можно в случае необходимости построить их, ис­пользуя семейства входных и выходных характеристик.Статические характеристики идеализированного транзистора.В качестве основы для определения характера аналитическихзависимостей (12-64) и (12-67) можно использовать модель тран­зистора (рис. 12-8, а), включенного по схеме с общей базой. В этойсхеме электронно-дырочные переходы изображены в виде двухдиодов, включенных навстречу друг другу.

Это позволяет рассма­тривать работу транзистора в активном и инверсном' режимах.Коллектирование носителей зарядов, инжектируемых через эмит-терный переход в активном режиме, отображается генераторома 1г. В инверсном режиме носители зарядов инжектируются коллек­торным переходом и коллектируются эмиттером. Эти процессыотображаются генератором си /2.При рассмотрении процессов в этой модели транзистора эффек­том модуляции ширины базы, объемными сопротивлениями элек­тродов, влиянием емкостей переходов и т.

д. пренебрегают. Такимобразом, модель (рис. 12- 8 , а) представляет собой некоторый идеа­лизированный транзистор.Яв)Рис. 12-8. М одель идеализированного транзистора, включенного по схемеОБ (а) и его входные (б) и выходные (в) характеристики.Инжектируемый ток в любом из переходов можно предста­вить, пспользуя зависимость (10-52) тока от напряжения на элек­тронно-дырочном переходе при условии короткого замыкания цепидругого перехода. Ток, инжектируемый через эмиттерный пере­ход при замыкании цепи, коллектор— база, равен:еиЭБ/х = /эБк\е(12-68)При замыкании цепи эмиттер—базачерез коллекторный переход,ток,инжектируемыйеС;КБ/ 2 = /кБк\е *т-1 /.(12-69)Токи в цепях коллектора и эмиттера представляют собой алге­браическую сум м у инжектируемого и коллектируемого токов:/э =(12-70)/ 1 — а / / 2;/ к — 0,11(12-71)/ 2.1 и (12-69),еиЭБ¡ Э — I ЭБК ^' -^КБекТеГ.’яЭБ/к =а / э б к \екТ' ,! 'кв— 1/ — Ь\- 1/;получаем:(12-72)\-1).(12-73)Решая (12-72) относительно ?7эб > получаем выражение для иде­ализированных входных характеристик транзистора:рС/КБ\-\-a \ e кТ(12-74)-1- I Э БК^ЭБПереписав (12-72) относительно величины \е кТ — 1/ и под­ставив его в (12-73), получим:еС/КВ/ к = а / э - / к Б о \ е кТ - 1 / .(12-75)В решениях (12-74) и (12-75) использованы выражения (12-12)и (12-13), а также соотношениеа / о с о =аДкБО>(12-76)связывающее между собой четыре независимых параметра иполученное авторами рассматриваемой модели на основании болееуглубленного анализа.Выражения (12-74) и (12-75) описывают входные и выходныехарактеристики идеализированного транзистора (рис.

12- 8 , б и в).При £/Кб = 0 выражение (12-74) принимает вид:кТ^ЭБ= —е//-л\1п ( т -®— И ) .\ •'ЭБК/(12-77)кТВ активном режиме при С/кв < 0и |£7кб 1 ^ - ^ — выражениев круглых скобках в (12-74) стремится к —1. Полагая далее1 — а « 0, запишем (12-74) в следующем виде:кТ—еI\ n -j-2 -.ЭБК(12-78)Следовательно, характеристики в активном режиме (¿7кб < 0)должны лежать выше кривой, соответствующей значению £/кб = 0 .В режиме насыщения ( £ 7 к б > 0 ) характеристика смещаетсявниз и вправо относительно кривой при= 0.Иначе говоря, при некотором заданном напряжении С/ЭБ ток/ э в активном режиме больше, а в режиме насыщения меньшеэтого тока при 1/цв = 0. Это объясняется различными значени­ями градиента концентрации неосновных носителей в базе приэтих режимах (см.

рис. 12-5).Выходные характеристики при С/кБ < 0 соответствую т ак­тивному режиму. В этом случае при | ¡7кб I&77е величинав скобках в выражении (12-75) стремится к — 1, и это соотношениепринимает вид, тождественный ( 12- 8 ):/ к = а / э + /к в о -(12-79)При нулевом токе эмиттера в коллекторной цепи протекаетток / кбо > величина которого для модели транзистора не зависитот напряжения f/цв и определяется только концентрацией неос­новных носителей в базе и коллекторе. С увеличением тока эмит­тера возрастает и ток 1К.

П оскольку в рассмотренной моделипринята независимость величины а от тока / э, равные прираще­ния тока / 0 ( / э ' — / э — / э — / э •••) вызывают и равные прира­щения коллекторного тока.В режиме насыщения ( U кг, > 0) развивается инжекция дырокиз коллектора в базу, навстречу потоку дырок, движущихся отэмиттера через базу к коллектору. Ток коллектора при этомрезко уменьшается.Реальные характеристики транзистора из-за влияния рядапричин, не учтенных в рассмотренной модели, несколько отлича­ются от идеализированных, хотя общий характер зависимостей,представленных на рис. 12- 8 , б и в , сохраняется.Статические характеристики реального транзистора в схеме ОБпоказаны на рис.

12-9 *.В ходн ы е характеристики. П ри £/Кб = 0 входная характери­стика С/ЭБ = / i {I'd) (рис. 12-9, а) практически близка к вольтамперной характеристике реального диода, отличия которойот характеристики идеализированного диода были рассмотреныв § 11-3. При Е/эб < 0 ток I.) = /эб к . Этот ток и его зависимостьот напряжения U эб определяются рядом физических параметровматериала (сравнительные величины составляющих тепловоготока, тока генерации и тока утечки), площадью перехода и т.

д.При Е/об > 0 характеристика отличается от характеристики иде­ализированного транзистора вследствие влияния процессов реком­бинации в эмиттерном переходе, а также за счет падения напряже­ния на объемном сопротивлении базы.В активном режиме (Е7кб <С 0) реальная характеристика зна­чительно более, чем характеристика идеализированного транзи­стора, смещается в сторону больших токов I q. К причине, рас­смотренной для идеализированного транзистора, добавляется влия­ние эффекта модуляции ширины базы. При увеличении отрица­тельных напряжений Е7Кб коллекторный переход расширяется,протяженность базы уменьшается и при постоянном напряженииU эб ток / э возрастает в силу растущего градиента концентрациинеосновных носителей в базе (см. рис.

12- 6).В режиме насыщения (С/кв > 0) на величину смещения реаль­ной характеристики в сторону меньших токов I q также влияетэффект модуляции ширины базы.В ы ходн ы е характеристики 1К — ф2 (U Кв) (рис. 12-9, б) в ак­тивном режиме при отрицательных напряжениях С/Кв незначи* Н а характеристиках здесь п далее полярность напряжений указанаприменительно к транзистору типа р - п - р .

Для транзистора типа п-р-п поляр­н ость напряж ений обратная. В качестве положительных направлений токовприняты : то к / э , текущий во внешней цепи к эмиттеру; ток 7К , текущийво внеш ней цепи от коллектора; ток / Б , текущий во внешней цеин от базы.тельно отличаются от характеристик идеализированного тран­зистора. Отличие прежде всего заключается в некотором ростетока / к с увеличением отрицательного напряжения £/кв (харак­теристики непараллельны оси абсцисс). Этот наклон характери­стик обусловлен влиянием эффекта модуляции ширины базы.С ростом отрицательного напряжения £/КЕ ширина базыуменьшается, увеличивается градиент концентрации дырок в базеО Б.а — входные; б — выходные; в — передачи тока; г — обра тн ой связи ,п ток I э должен увеличиться.

Для поддержания тока / э постоян­ным необходимо уменьшить напряжение £/эб> обеспечивая условиеdpjdx — const (см. рис. 12-6). При неизменном токе / э , но приболее узкой базе уменьшается вероятность рекомбинации дырокв базе, растет коэффициент а и, следовательно, ток / к .Этот эффект может быть учтен добавлением, в (12-79) допол­нительного слагаемого:/к = а /э + /к б о + - & ! - ,(12-80)г к.

днфгде гк ДИф — усредненное дифференциальное сопротивление кол­лекторного перехода, определяемое выражениями (12-45) и (12-46).Второе отличие заключается в не всегда равных приращенияхтока / к при одинаковых изменениях тока эмиттера ( 1 6" — / э == /3 — / э ...). Это объясняется уменьшением коэффициента апри увеличении тока I о по причинам, которые мы обсудим ниже.При больших отрицательных напряжениях £/Кб наблюдаетсярост коллекторного тока, обусловленный приближением к областипробоя коллекторного перехода.

С увеличением напряжения j¿7кб|коэффициент лавинного размножения М становится заметнобольше единицы [см. выражение (10-00)], а при [¿7кв! = С^проб. лавкоэффициент М —» оо. С ростом М увеличивается соответственнои ток / К.Напряжение i/кв, при котором ток / к = М /к б о ( / э = 0)стремится к бесконечно большой величине, обозначают для тран­зисторов символом С/квопроб- При больших то к а х /к лавинныйпробой может перейти в тепловой пробой, при котором транзи­стор выйдет из строя.На семействе выходных характеристик нанесена кривая макси­мально допустимой рассеиваемой мощности коллектора Р к макс,ограничивающая ток 1 К и напряжения £7кБ областью характери­стик, лежащих ниже этой кривой.В области насыщения ( £ / к б > 0 ) коллекторный переход от­крывается, возникает встречный поток дырок из коллектора в базуи ток I к резко уменьшается. В этой области реальные характери­стики несущественно отличаются от характеристик идеализиро­ванного транзистора.Характеристики передачи т от / к = ф! ( / э) при £/кб = ' const(рис.

Характеристики

Список файлов книги