1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Зависимость шумовоготока от частоты с достаточной точностью аппроксимируется следующим соотношением:4. и'(16-6)Здесь А — коэффициент, обычно определяемый экспериментально иравный 10_1в—10-18 А2; показатель степени п для разны х приборов изменяетсяв пределах 0,9 -=-1,5.'Наибольшая величина избыточных шумов обусловлена флуктуациямиэлектрических процессов в областях электронно-дырочных переходов. Т ак,для коллекторного перехода величина этих шумов во многом зависит от ширины этого перехода или от напряжения (7КВ [24]:¿ш. я.к=& А кУ \ ¿7кб |~ •.(16-7)Величина ш умов в эмиттерном переходе зависит от тока /э [24].Лэ1э ~ ~ .¡ш.
п.э(16-8)Коэффициенты А к и А э в этих выражениях в свою очередь зависят отнапряжения и 1<Б п тока /3 соответственно.Методы оценки собственных шумов полупроводниковых приборов. Д ляхарактеристики собственных шумов полупроводниковых приборов используются те ж е величины, что и для электронных ламп (см. гл. 5).Понятие эквивалентного шумового сопротивления позволяет заменить«шумящий» полупроводниковый прибор некоторым сопротивлением Д ш,среднеквадратичная величина напряжения шумов на котором равно этомузначению па выходе прибора.-Так, например, дл я шумового сопротивления биполярного транзистора,характеризующего дробовой шум и шумы коллекторного перехода, можнозаписать:4 (1 6 -9 )П одставляя в это выражение численные значения постоянных и Т~ 300 К, получим:20Дш БТ^ , уI‘,2 /г210/э-21 Г(16-10)Д ля полевых транзисторов шумовое сопротивление определяется в основном тепловыми шумами в канале [24]:Яш¿'21(16 -и)гДе ?21 — акти вн ая составляющая полной проводимости У21 прямой передачи,т.
е. крутизна характеристики 5 .Д ля характеристики величины шумов полупроводниковых приборовиспользуется т а к ж е понятие относительной шумовой тем пературы £, определяемой соотношением (5-18). С помощью-этого параметра можно характеризовать, например, шумы во входной цепи биполярного транзистора. Относительная ш ум овая температура входной проводимости gll с учетом дробового ш ума, шумов эмиттерного перехода и теплового шума в объемномсопротивлении базы определяется следующим соотношением:¿ и « 3 ~ ^ \ р Ш г 1э ( 1“+(16-12)Здесь g11 — акти вн ая составляющая полной входной проводимости Упв режиме малого сигнала;— сопротивление части базы мейаду ее выводоми переходом. база — эмиттер; Сп — входная емкость транзистора.Основной величиной, используемой для оценки шумов полупроводниковых приборов, сл уж и т, к а к и для электронных ламп, коэффициент шума К ш.Определение этого параметра было дано в гл.
5 [см. выражения (5-19) п (5-20)].Общее выраж ение, характеризующее связь коэффициента шума биполярного транзистора с его физическими параметрами, имеет вид:В это выражение входпт Я с — внутреннее сопротивление источникасигнала, с тепловыми шумами которого сравниваются в соответствии с (5-19)шумы транзистора.
В отличие от электронных ламп, входной ток которыхобычно равен нулю (/Сх = 0 при £/с] < 0),во входной цепи транзистора течет гоккш/Б в схеме ОЭ или же ток /э в схеме ОБ.Этот ток ответвляется и в цепь источникасигнала. Поэтому коэффициент ш ума за висит от сопротивления Я с.Из выражения (16-13) видно, что коэффициент шума зависит от частоты. Эта зависимость представлена на рис. 16-1.Шумы в области низких частот, к а к уж еотмечалось, обусловлены главным образомизбыточными шумами (последнее слагаемоев квадратных скобках). В области частотот десятков до нескольких сотен кило Рис. 16-1. Зависимость коэфгерц основную рольлграют тепловые флук фициента ш ума транзисторатуации н дробовой эффект.
С увеличениемот частоты.частоты уменьшаются коэффициент передачи тока, растет ток базы и увеличиваются шумы дробового эффекта за счетрекомбинационных флуктуаций. Коэффициент шума Л"ш зависит такж е оттока /э и напряжения ?/КБ (рис. 16-2). При малых токах 1 Э преобладаюттепловые и избыточные шумы, мало зависящие от тока эмиттера. С увеличе-Рис. 16-2. Зависимости коэффициента шума от тока эмиттера (а) п напряж ения 1/КБ (б).нпем тока /э все большую роль играют дробовые шумы. Увеличение коэффициента шума с увеличением напряжения |£/КБ|объясняется ростом избыточныхшумов.Значение коэффициента ш ума д л я транзисторов различных типов лежит•в пределах 5—20 дБ.16-2.
ЛИНЕЙНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИКДИОДОВ И ИХ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫПри расчете радиотехнических устройств на полупроводниковых приборах, к а к и при расчете устройств на электронных лам пах, используютсяэквивалентные схемы приборов и аппроксимация их характеристик. Наиболее удобеп при инженерных расчетах метод кусочно-линейной аппроксимации характеристик, рассмотренный применительно к электронным лампамв § 5-3.Реальная вольт-амперная характеристика полупроводникового диодаможет быть аппроксимирована рядом прямолинейных отрезков.
В зависимости от назначения диода можно выделить и аппроксимировать тот или инойРис. 16-3. Аппроксимация трех участков характеристики диода и его эквивалентная схема.а — вольт-ам п ерная характеристика диода; б — кусочно-линейная аппроксимация х ар актеристики; в — эквивалентная схема./Т ~ 1JВ)Рис. 16-4. Кусочно-линейная аппроксимация характеристики диода (а)и его эквивалентные схемы (б — г).участок характеристики аналогично тому, как это было сделано для вакуум ного диода.Н а рис. 16-3 показан пример аппроксимации трех участков характеристик диода и соответствующая эквивалентная схема х.Д ругой случай кусочно-линейной аппроксимации характеристики диодаи соответствующая эквивалентная схема показаны на рис. 16-4, а и б.В работе высокочастотных диодов важную роль может играть емкостьперехода СПер- Поэтому при прямом и обратном включениях сопротивлениедиода следует считать комплексным: в эквивалентной схеме параллельно сопротивлениям Я д п Я 0бр нужно подключить емкостьперехода (рис.
16-4, в и г). При обратномвключении диода емкость С'пер определяетсябарьерной емкостью С{)Яр, а при прямом —практически диффузионной емкостью Си .Рис. 16-5. ЭквивалентнаяВ диапазоне высоких частот в ряде слусхема высокочастотного дио- чаев приходится учитывать не только емкостьда с учетом реактивных эле- р-п перехода, но и распределенные реактивментов патрона.ности, обусловленные конструкцией самого1 Здесь и далее при определении дифференциальных сопротивленийс помощью тригонометрических функций вводятся размерные коэффициентыт н п в соответствии с размерностями токов и напряжений на осях характеристик.1-1 О 702и1Лобр^д^Уь)Ем £ пб)»)Рис. 16-6. Вольт-ампорная характеристика (а) туннельного диода, се аппроксимация (б) и эквивалентная схема (в).прибора.
Т ак, например, в эквивалентную схему высокочастотного диодавключают обычно емкость патрона С пахр и индуктивность контактной иглыи выводов ¿ п (рис. 16-5).Пример возможной аппроксимации характеристики туннельного диодаи соответствующая эквивалентная, схема показаны на рис. 16-6, где положениям 1 , 2, 3 ч 1-1 переключателя соответствуют определенные участкихарактеристик.16-3. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВЭквивалентные схемы транзисторов, используемые при расчете радиоэлектронных устройств на транзисторах, весьма разнообразны.
Предпочтение той или иной схеме отдается часто из соображений удобства расчета,необходимости учета тех или иных параметров, а иногда основанием дл я выбора схемы служит желание унифицировать методы расчета определенногокласса схем на электронных лам пах и транзисторах. Несмотря на их многообразие эквивалентные схемы транзисторов можно условно разделить на двакласса: схемы замещения той или иной системы уравнений четырехполюсникаи так называемые физические эквивалентные схемы, отражающие основныефизические процессы в транзисторе. Теория линейных цепей позволяетс помощью весьма простых формул выразить параметры любой из этих схемчерез соответствующие величины других схем.Схемы замещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
