1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 66
Текст из файла (страница 66)
12-18. Схема транзисторного ключа (а) и положение рабочей точкана семействе выходных характеристик (б).или, как говорят, «ключ закрыт». Рабочая точка А находится напересечении нагрузочной прямой с характеристикой — / б = /кбоТок в цепи коллектора мал, а напряжение IIкэ близко к величинеЕк.При резком изменении полярности напряжения во входнойцепи эмиттерный переход включается в прямом направлениии ток базы становится положительным. Если ток / Б, определяемый э. д.
с. £ с и сопротивлением Иа, достаточно большой, то рабочаяточка, перемещаясь по нагрузочной прямой, может оказатьсяв точке В . Транзистор, таким образом, переходит вначале в активный режим, а затем в режим насыщения. Рабочая точка В соответствует положению «ключ открыт», при котором ток коллекторавелик, а напряжение £/кэ мало.Таким образом, меняя полярность входного напряжения илитока, можно переключать транзистор из открытого состояния( / к велик) в закрытое (/к -> 0), используя схему транзисторногоключа в качестве бесконтактного прерывателя тока в цепи нагрузки.
Для переключения транзистора обычно используютступенчато изменяющееся напряжение или ток, так что времяизменения их полярности может быть много меньше временипротекания физических процессов в приборе. Рассмотрим этотвопрос более подробно.На рис. 12-19, а показаны эпюры токов в цепях базы и коллектора при переключении транзистора из закрытого состоянияв открытое и обратно, а на рис. 12-19, б кривые распределениянеосновных носителей в базе в различные моменты времени.В течении времени 0 — ^ транзистор находится в режимеотсечки и ток / к = I к б о - Распределение неосновных носителейв базе описывается кривой 1.
В моментскачкообразно изме-Рис. 12-19. Эпюры токов в цепях базы (а) п коллектора (в) п кривые распределения неосновных носителей в базе транзистора (б).няется полярность тока I б, однако ток коллектора начинаетзаметно расти лишь по прошествии интервала времени ¿зд == ¿зду + ¿зда- Время £Нр. как отмечалось выше, определяется статистическим разбросом скоростей диффундирующих в базе дырок.По мере заряда емкости Сэ эмиттерного перехода он открывается все больше, концентрация дырок в базе у эмиттерногоперехода растет (кривые 2, 3, 4 на рис.
12-19, б), увеличивается и ток коллектора. В течение времени £нр в ' базе накапливается заряд дырок, концентрация которых у коллекторного перехода достигает равновесного значения р п0 (кривая 4).Однако рост тока / к ограничен резистором Ё к в цепи коллектора. Поэтому число дырок, уходящих из коллектора во внешнююцепь, меньше числа дырок, приходящих в коллектор из базы.В результате в коллекторе накапливаются дырки, которые компенсируют отрицательный объемный заряд у коллекторногоперехода, потенциальный барьер снижается, коллекторный переход открывается, и транзистор переходит в режим насыщения.Концентрация дырок в базе у коллекторного перехода превышаетпри этом равновесное значение р „0 (кривая 5 на рис. 12-19, 6 ),а в цепп коллектора течет ток насыщения, значение которогоопределяется э.д.с.
Е к и сопротивлением Я к, так как сопротивлениеколлекторного перехода в открытом состоянии много меньше1к. нас ~ Е к/Нк.Напряжение на коллекторе в режиме насыщения уменьшаетсядо и кэ насТаким образом, в режиме насыщения ток / к нас остается неизменным, хотя в базе еще продолжается накопление зарядадырок.В моментскачкообразно изменяется полярность тока I ви начинается процесс рассасывания дырок, накопленных в базе.Однако концентрация дырок в базе у эмиттерного и коллекторногопереходов не может так же скачкообразно уменьшиться до нулевого значения. Это вызвало бы бесконечно большие токи в цепяхэмиттера и коллектора, так как потребовалось бы переместитьвесьма значительный заряд из базы в эмиттер и коллектор забесконечно малый интервал времени. В действительности токичерез переходы ограничены резисторами Во и В к, поэтому концентрация дырок у эмиттерного и коллекторного перехода снижается постепенно (кривая 6 ) в течение времени ¿рас.
До тех пор,пока концентрация дырок у переходов не достигнет равновесногозначения, транзистор продолжает работать в режиме насыщенияи ток / „ практически не изменяется (градиент концентрациидырок у коллекторного перехода для кривых 6 и 7 практическиостается неизменным).После того как концентрация р п достигнет равновесногозначения у эмиттерного или коллекторного перехода или же уобоих переходов одновременно, один из переходов или оба перехода оказываются включенными в обратном направлении. Транзистор переходит в режим отсечки, и концентрация дырок у переходовприближается к нулю (кривая 8 ).
Градиент концентрации у переходов уменьшается, процесс рассасывания дырок ускоряется,и ток I к в течение времени ¿Сп быстро уменьшается.Из проведенного рассмотрения следует, что на работу транзистора в переключающих схемах влияют те же физическиевеличины, которые определяют его инерционность при работес сигналами высокой частоты: емкости переходов Сэ, Ск, коэффициент диффузии дырок в базе О р, их время жизни в базе тр и др.Импульсные параметры. Для характеристики работы транзистора в режиме переключения используются величины временныхинтервалов, показанных на рис. 12-19, а.Время задержки ¿зд — интервал времени между моментомвключения открывающего тока базы и тем моментом, когда ток/ к достигает 0,1 7ц „ас-Время нарастания £нр — интервал времени, в течение котороготок / к растет от 0,1 / Киас До 0,9 / КнасВремя рассасывания /рас — интервал времени от моментапереключения полярности тока / б д о того момента, при которомнапряжение на коллекторе достигает заданного уровня.Время спада ¿сп — интервал времени, в течение которогоТОК / кум ен ьш аетсяОТ0,9/кнасДО0,1/кнас-В качестве импульсных параметров используются также времявключения tвкл = ¿зд + г„р и время выключения ¿вьшл = ¿рас + tcu.12-8.
ЗАВИСИ М ОСТЬ Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И П АРА М Е ТРО ВТРА Н З И С Т О Р А ОТ РЕЖ И М А Р А Б О Т Ы И Т Е М П Е Р А Т У Р ЫВлияние режима работы. При обсуждении физических процессов в транзисторе и рассмотрении их физических параметров(§ 12-2) были приведены выражения, характеризующие зависимостьэтих параметров от токов и напряжений на электродах транзистора.В § 12-6 были приведены соотношения между физическими параметрами транзистора и й-параметрами. Таким образом, при-Рис. 12-20. Зависимость физических параметров транзистора от н а п р я ж ения { / КБ (а) и тока эмиттера (б).веденные ранее соотношения позволяют установить степеньи характер зависимости физических и ^-параметров от режимаработы. На рис.
12-20 и 12-21 показаны на графиках усредненныезависимости основных параметров от £/кб и /д. По оси ординатотложены относительные значения этих параметров по сравнениюс их значениями при С/Кб = 5 В и 2 В и / э = 1 мА. Х од этихкривых можно объяснить, пользуясь соответствующими зависимостями, приведенными в § 12-2.Влияние температуры. Изменение температуры окружающейсреды весьма существенно влияет на статические характеристикии параметры транзистора. Это и понятно, так как с изменениемтемпературы меняются такие важнейшие величины, как концентрация свободных носителей, подвижность частиц, коэффициентыдиффузии, вероятность рекомбинации и др. Зависимости этихвеличин видны из соответствующих выражений, приведенныхв гл.
9. Температурнаязависимость основных физических параметров транзистора может быть установлена из соотношений,полученных в § 12-2. Пользуясь этими зависимостями, можно объяснить и характер изменения А-пара71метров или статическиххарактеристик транзистора вследствие изменениятемпературы.Статические входная ивы ходная характеристикив схем е ОБ (при £ / К б = Ои / э = 0 соответственно)подобны прямой и обратной ветвямстатическойхарактеристики диода. Поэтом у всерассуж дения,приведенныев§ 11-3,м огу т быть использованыдля объяснения температур н ой зависимости статических.характеристиктранзиотора. Из этого рассм отрения следует преждевсего вывод о том, чтоосновны м источником нестабильностихарактериРис.
12-21. Зависимость /г-параметров от стикслуж итобратныйнапряжения ¡7КБ (а) и тока эмиттера (б).ток / обр или (для транзисторов)коллекторныйток I кбо- Его за ви си м ость от температуры описывается соотн ошением, подобны м (11-6). В германиевых транзисторах основн ую долю в ток е I к б о составляет тепловой ток , значение котор о го удв аи вается -н а каждые 8 — 10 °С. В кремниевых транзистор а х основным ком п он ентом тока /к б о является ток генерации1ё .
Значение э т о г о ток а удваивается при изменении температурыпримерно на 10 °С.Согласно (12-33) прямо пропорционально Т изменяется и дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода. В связи**>1г>«ч(б)//.уСэсчотк*6 'в \о «в«ч гм*»Гч«ч N^ ^ ^ ^>О Д I>Ш |‘О*«г« ^емССЧ41^5Сэ**Л\ э_“ \У* Л |\лс/ и^*-г\^йГтемпера-/ /А А |> ПN *• *> NN N *• ^\ \NIсэ"к<ош^ •Зависимость физических (а) и Л-параметровтуры при неизменном режиме работы.//яс« о> л<2 N к Nс «с; л :12-22.с/ <Рпс.ч .Ч у.счРис.
12-23. Изменение выходных характернстик транзистора в схеме ОЭс температурой.= + 8 5 °Сс изменением концентрации носителей при повышении температурыменяется объемное сопротивление базы г@. Вследствие процессовв базе и изменения концентрации носителей в области коллекторного перехода изменяются с температурой коэффициентыпередачи тока а, р и дифференциальное сопротивление коллекторного перехода г „ , ДИф . Характер изменения этих параметровиллюстрируется рис. 12-22, а, а связанных с ними А-параметров —рис. 12-22, б.Влияние температуры па выходные, характеристики транзистора в схеме ОЭ показано в качестве примера на рис.
12-23.12-9. О С О Б Е Н Н О С Т И Б И П О Л Я Р Н Ы Х ТРАН ЗИ СТО РО ВР А З Л И Ч Н О ГО Н А З Н А Ч Е Н И ЯГруппа биполярных транзисторов объединяет большое числоприборов различных типов, различающихся назначением, основными параметрами, материалом, технологическими методами ихизготовления и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
