1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Выше (§ 12-3) уж е отмечалось, что из шести возможныхсистем уравнений четырехполюсника применительно к транзисторам наибольшее распространение получили уравнения с у- и /г-параметрами. Запишемэти уравнения применительно к переменным напряжениям и токам сигналовмалых амплитуд, так что в пределах изменений и и г характеристики транзистора четырехполюсника можно считать линейными:(16-14)Схемы замещений (рис. 16-7) дл я этих систем уравнений легко построитьна основании простых соображений.
Например, в уравнениях (16-14) входной ток складывается из двух величин: тока, создаваемого входным напряжение:.! щ в резисторе с проводимостью у п (первое слагаемое), и то ка, обусловленного влиянием на входную цепь выходного напряж ения и2 (второеслагаемое). Поэтому входная цепь на рис. 16-7, а содержит две параллельныецепи: резистор с проводимостью у п и эквивалентный генератор, ток которогоопределяется слагаемым у 1202 в первом уравнении (16-14), а внутреннее сопротивление равно бесконечности. Аналогичные рассуждения позволяютпредставить соответствующими цепями выходную часть схемы.Нет необходимости повторять подобное рассмотрение для построениясхемы рис. 16-7, б. Читатель без тр уда может сделать это самостоятельно.Смысл у- и /¡-параметров, естественно, остается неизменным для любойсхемы включения транзистора, но под входными и выходными величинамиследует понимать те токи и напряжения на электродах прибора, которыеотвечают данной схеме включения.
Например, для схемы включения транзистора с общей базой (рис. 16-8, а) ¿х = г9; г2 = гк;= иэъ; и2 = цкд.гг«г Уп\ф ф I \УпУпиг“гУп“г\Рис. 16-7. Схемы замещений систем уравнений четырехполюсника.а — с ¡/-параметрами; б — с Л-параметрами.В § 12-7 была показана связь Л-параметров с физическими параметрамитранзистора: /ги = г э..ди1); А12 = — 1/|%э; *21 =Л22 = 1/^к. диф- С учетомэтих соотношений схема замещения' рис. 16-7, б принимает вид, показанныйна рис. 16-8, б.Схему замещения уравнений с ¡/-параметрами (рис.
16-7, а) можно, каки для электронных ламп, привести к схеме с одним генератором тока. Т акаясхема д л я п-р-п транзистора (в схеме ОЭ) показана на рис. 16-9, б.В случае использования транзистора в устройствах преобразования высокочастотных сигналов эквивалентную схему следует дополнить элементами,влияющими на работу транзистора в этом диапазоне частот. На рис. 16-9, вв качестве примера в эквивалентную схему включены емкости переходови объемное сопротивление базы.1/-С3¡ 2 -1 кIзРис. 16-8. Транзистор в схеме с общей базой и его схема замещения.Физические эквивалентные схемы.
Примером физической эквивалентнойсхемы биполярного транзистора может служить схема, показанная нарис. 12-8, а. Эта схема, как отмечалось в § 12-4, может характеризовать работутранзистора в любом из четырех режимов его включения. Д ля какого-либоопределенного режима работы транзистора эту схему можно упростить. Так,дл я транзистора, работающего в активном режиме в области низких частот,эта схема принимает вид, показанный на рис. 16-10, а и б — в случаях включения транзистора с общей базой и общим эмиттером соответственно.
В области высоких частот в схему следует включить емкости переходов, дифференциальные сопротивления переходов, а также эквивалентные генераторы,отображающие обратную связь по напряжению.На рис. 16-10, в показана в качестве примера схема для переменныхсоставляю щ их напряжений и токов в транзисторе, включенном по схеме ОЭ.ЩВлияние обратной связи по напряжению отображено генератором |¿7КЭ |/Цкбв цепи эмиттера. Емкость Ск коллекторного перехода включена в схем употому, что она шунтирует высокоомное сопротивление этого перехода.£о-иц5?30Рис.
16-9. Транзистор в схеме с общим эмиттером (а)и его эквивалентные схемы;схема с одним генераторомтока (б) и схема с учетомемкостей переходов и сопротивления базы (в).-О А*иКЗ-озГбС,зо-"кэ-0 5На рис. 16-10, г представлена более слож ная схема транзистора, включенного по схеме ОБ. Здесь учтены диффузионные и барьерные емкости и обратная связь по напряжению (генератор и цепи базы (/КЕ /^Кэ )• Сопротивлениег)Рис. 16-10. Физические эквивалентные схемы транзистора.а и б — для низких частот; в и г — для высоких частот.базы представлено двумя эквивалентными сопротивлениямии Гд, х а р а к теризующими различные цепи заряда емкостей С3_ бар и Ск.
бар- Естественно,представленные на этой схеме параметры не равнозначны по своему влиянию .Т ак, например, г ,. ДИф < гк. ДИф и шунтирующим действием емкостей эмиттерного перехода в большинстве случаев можно пренебречь. Поэтому рассм атривая схемы рис.
16-10 лишь к а к примеры, следует при составлении эквивалентных схем руководствоваться конкретными условиями раСоты транзистора и включать в схему лишь те элементы, влнядне которых наиболее существенно.16-4. ЛИНЕЙНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИКБИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРААппроксимация статических характеристик транзистора осуществляетсят а к ж е, к ак и характеристик электронных ламп.На рис. 16-11 представлены семейство входных характеристик транзистора в схеме ОБ, один из возможных вариантов их линейной аппроксимацииРежимРежимВ)Рпс.
16-11. Реальные (а) п линеаризованные (б) входные х ар актеристики транзистора в схеме ОБн его эквивалентная схема (в).Рпс. 16-12. Реальные (а) и линеаризованные (б) выходные характеристики транзистора в схеме ОБ и егоэквивалентная схема (в).в качестве прпмера п соответствующая эквивалентная схема. Х арактеристикапри {/КБ = 0 (на границе активного режима и режима насыщения) аппроксимирована прямой линией, пересекающей ось напряжении в точке Е 0.
Т аки мобразом, принято, что ток /а > 0 лишь при напряжении 1 ! ^ > Е 0. Н а экви валентной схеме (положение ключа 2) это обстоятельство учтено экви вален тной батареей Е0.В активном режиме характеристика вследствие обратной связи по напряжению смещается, что на эквивалентной схеме (положение клю ча 1)отображено эквивалентным генератором | ¿/КБ |/Цщ.Возможная аппроксимация выходных характеристик в схеме ОБ п о казана на рис.
16-12. При 1 Т) = 0 (на границе активного режима и реж им аотсечки) в коллекторной цени течет ток / к1з0 , что учтено при переключенииключа в положение 2 эквивалентным генератором тока. Некоторый рост то ка/к с увеличением напряженияхарактеризуется сопротивлением Л 2.В активном режиме эквивалентная схема помимо генератора /КБО и сопротивления= Я 2 содержит такж е генератор тока а/ э , характеризую щ ийрост коллекторного тока с увеличением тока 1 Э.
В режиме насыщения ум ен ьшение тока /к отображено сопротивлением Я 3, через которое ток под действием положительного напряжения £/КБ течет навстречу то ку ос/э .16-5. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВДля полевых транзисторов такж е используются схемы замещения у р а в нении активного линейного четырехиолюспика. К ак отмечалось в § 13-4,для нолевых транзисторов — приборов, управляемых напряжением,-00используется система (/-парамет30ров , определяемых выражени ями(13-14)—(13-17). Схема замещенияУциК )о ф шдля транзистора, включенного посхеме ОИ, показана на рис. 16-13.40-01ГФлзическая эквивалентная схема полевого транзистора с управляющим р-п переходом предста Рис.
16-13. Схема замещения полевлена на рис. 16-14, а. Усили вого транзистора с ¿/-параметрами.тельные свойства прибора х ар ак теризуются генератором тока 5£/з и , параллельно которому включенодифференциальное сопротивление прибора 7?$г . Элементы В и и Я с х ар ак теризуют омические сопротивления частей кристалла, заключенных м еж д увыводом истока и началом канала и м еж ду выводом стока и концом к ан ал аиГ0В)Рис. 16-14. Физические эквивалентные схемы транзистора с управляю щ имр-п переходом.а — с одним эквивалентным резистором Я 3 ; <5 — с раздельными эквивалентны м и р езисторами Я 3 и Д зссоответственно. Элемент Д 3 представляет собой входное сопротивление прибора, конденсатор С3 — барьерную емкость обратно смещенного переходазатвор — канал, а Лк — усредненное сопротивление, через которое происходит заряд емкости С3 .
Конденсаторы Ссз, Сзи и Сси характеризуютмеждуэлектродные емкости прибора. Резистор Я3 ввиду его большой величины в большинстве случаев можно исключить. Обычно из эквивалентнойсхемы исключают такж е резисторы /?и и Яс, так к ак их влияние учитываетсяпри измерении параметров 5 и Л ;с .Иногда используют несколько иную физическую эквивалентную схему(рис.
16-14, б), в которой сопротивление затвора представлено двумя элементами Д 3 и к зс. Конденсаторы Сзи н Сзс включают в себя в этой схеме неРис. 16-15. Ф изическая эквивалентная схема МДПтранзистора с изолированным затвором.только распределенные междуэлектродные емкости, но и барьерную емкостьуправляющего перехода, разделенную как бы на две части: у нстокового истокового концов затвора.Иной вид имеет физическая эквивалентная схема МДПтранзистора с изолированным затвором (рис.
16-15). Генераторы тока 5£/з п и S a Un отображаютусилительные свойства транзистора и возможность управления током /ск а к напряжением затвор — исток ¿/з и , так и иапряжением на подложкеU u , элемент R ic представляет выходное дифференциальное сопротивлениеприбора. Сопротивления затвора и подложки представлены двумя элементами каж дое, причем, к ак правило, ЛзиДпи и R 3C ;> ЛПе- Емкости затвораи подложки такж е представлены двум я элементами (С3ц, Сзс и СПИ, CtK).В реальных транзисторах обычно Сзи > Ст , а Сзи > ClJc.16-6.
НАДЕЖНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВИ ПАРАМЕТРЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВНадежность. Д ля характеристики надежности полупроводниковыхприборов используются те ж е показатели, что и для электронных ламп(см . § 5-4): интенсивность отказов (5-34)п вероятность безотказной работы (5-35)t/Atп— 2МДля иолупроводпнковых приборов с достаточно высокой надежностьючасто пользуются приближенным выражением ддя интенсивности отказов(16-16)Зависимость интенсивности отказов от времени была показана на рис. 5-11.Ранние отказы в полупроводниковых приборах определяются в основномнедостатками технологических процессов изготовления и скрытыми дефектами.
С целмо уменьшения числа ранних отказов приборы обычно подвергаются специальным испытаниям н проходят тренировку при определенныхэлектрических режимах и повышенной температуре.Постепенные отказы, на долю которых приходится свыше 80%, происходят в результате медленного ухудшения параметров (старения приборов),связанного в основном- с изменением поверхностных физических яв л е ний иод влиянием температуры и влажности, с термической усталостьюспаев и т. д.%В отличие от электронных ламп для полупроводниковых приборов трудноопределить среднее время износа, но истечении которого интенсивность отказов быстро увеличивается.
Это обстоятельство характеризует полупроводниковые приборы как весьма долговечные. По сравнению с электроннымилампами конструкция полупроводниковых приборов проста и компактна.При длительных испытаниях многие полупроводниковые приборы безотказноработали в течение десятков тысяч часов. Интенсивность отказов полупроводниковых диодов и транзисторов имеет значение примерно 10“в -=- 10~7 1/ч.Предельные электрические параметры. Н ормальная работа полупроводниковых приборов в схемах возможна лишь в том случае, если параметрывнешней электрической цепи (напряжения источников питания, величинырезисторов, конденсаторов п др.) выбраны т а к , что электрический режимприбора (токи и напряжения на его электродах) не выходят за пределы, рекомендованные в паспорте прибора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
