Гусев - Электроника (944138), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Частотные свойства транзистора, включенного по схеме с ОЭ, значительно хуже. чем при включении по схеме с ОЬ. !ак как т„»т„, а сз„((е1,. Иногда используют и другую аппроксимацию, полностью аналогичную аппроксимации (2.57): Р; РО (3(р) =-- (! !'"" г)(! р'"-~) (1чрт) 1~р (2. 591 В ряде случаев частотные свойства транзистора харакгсризуюз не преде.чьными частотами ш„, еза. на которых модуль коэффициентов передачи уменьшается в 2 раза.
а гак !Оз времени т„, приблизительно равную времени, в течение которого выходной сигнал достигает 0.63 установившегося значения. Изменения выходного сигнала не соответствуют изменениям входного. Это свидетельствует о том, что коэффицие1п х является функцией времени. Так как данная зависимость достаточно сложная, при практических расчетах ее заменякм более простыми функциями. В болыпинстве счучаев считают.
что в операторном виде изменение сигнала происходит в соог ветствии с выражением 2(р) и ~()-~-рт„), (2.55! где и статическое значение коэффициента передачи эмитсерного тока. Постоянная времени т„=1,!вз„, здесь !в. предельная частота, на которой коэффициент п становится равным 0,7 своего с.гатичсского значения (уменьшается на 3 дБ). При необходимости учесть время задержки (2,55) несколько усложняют, вводя в числитель функцию е п(р)=!хсе '"" /(1+рт„). (2.56) Иногда применяют другое приближение, которое является более сложным и менее удобным, но позволяет точнее аппроксимировать передаточную характеристику е называемой граничной частотой 0),, на которой модуль коэффициента передачи тока базы ))З()оз)) становится равным единице.
Найдем о),п. Так как из (2.58) ~й.)о)))=-- Л и-1ы)ю )'' (2.60) то при св)'бп„»1 ~кбб ~~~я Кбб Пбб б) Рис. 2.26. Упропнебшые жиииа;житные схемы р-и-р-хранзистороя. якпюяенных по схемам с ОБ (а] и ОЭ (б); нахожпение напряжения Нб, )а) )04 ! Р(~щ)) = „и„" ЕСЛИ 0)=П),п, тО )))Цбп)~=1 И, СЛЕДОВатЕЛЬНО, Ро сор =- Ро!тр. (2.61) Полная эквивалентная схема транзистора имеет сложный вид и неудобна для анализа и расчета электронных цепей. Поэтому при расчете режимов работы транзисторных каскадов на постоянном токе, когда требуется выбирать положение рабочей точки, характеризующей токи транзистора и падения напряжения на нем (режим болыпого сигнала), используют эквивалентные схемы транзистора для постоянного тока (рис.
2.26). В них учтены только основные факторы, влияющие на постоянные токи и падения напряжения на электродах транзистора. В качестве напряжения с/вэ, которое запирает идеализированный диод (эмиттерный переход) и является контактной разностью потенциалов, обычно используют пороговое напряжение б'„.„. Значение его находят как точку пересечения прямой линии, аппроксимирующей входную вольт-амперную характеристику в области болыпих токов с осью абсцисс; га†-сопротивление р-п-перехода, значение которого зависит от режима работы транзистора и меняется в активном режиме Б а) Рис. 2 2Х Махосигнапьные акаиаапенхные схемы гранаисгора при акагочснии по Схемам с ОБ (а) и ОЭ (б) в пределах долей — .десятков Ом; г„.-.
омическое сопротив.ление тела базы (достигает 100 — 200 Ом). В транзисторах типа п-р-и в эквивалентной схеме меняется направление генераторов тока, полярность включения диода и напряжения При анализе усилительных свойств устройства, работоспособность которого обеспечена выбором необходимых токов и напряжений, используют эквивалентные схемы для переменного тока, показанные на рис. 2.27. Так как значения напряжений и токов переменного сигнала обычно значительно меньше, чем постоянного, то такие эквивалентные схемы часто называют малосигнальными.
Все сопротивления, входягцие в эквивалентные схемы,— -дифференциальные, за исключением омического сопротивления базы и',. Барьерная емкость коллекторного перехода С определяется с помощью тех же выражений, что и для диодов и рп-переходов, причем емкость С„" в схеме с ОЭ увеличивается в ! +)) раз. Это вытекает из уравнения (2.51). Действительно, при учете емкости запертого коллекторного перехода его сопротивление для переменного тока определяется эквивалентным сопротивлением ?к, состоящим из включенных параллельно сопротивлений г„,„ и 1(()0)С„)1 У„= г„а„~ (1 1('( 110С„). В схеме с ОЭ сопротивление Л„уменьшается в 1+(5 раз (так же, каь это было показано для г„а„~): 1 1 )Н-а 1-)) 1-Р() уыс„(1 )))' Следовательно, в схеме с ОЭ Се = С„(1+ (1). (2.62) 105 При расчетах генератором напряжения рэк //кв обычно пренебрегают ввиду малости его напряжения.
Шумы транзистора. При работе транзисторов в них возникают шумы, которые могут быть обусловлены: неодинаковым числом электронов и дырок, проходящих через переход в единицу времени (вь7сокочастотные дробовые шумы); тепловым шумом сопротивлений эмиттера, базы н коллектора (телловь7е шумы); поверхностными явлениями у переходов (71изкочиг777отнь7е шумы); флуктуациями концентраций подвижных носителей заряда из-за нерегулярности процесса рекомбинаций 1низкочастотные рекомбинационные шумы).
Величина шумов транзистора количественно оцениваешься коэффициентом шумов К. = /уз 77б'-.'. или К"'.=-1018(1/2/1/-'„)=-1018К, где Ю „— напряжение тепловых шумов источника си~нала, подключенного ко входу транзистора; 1/. -- напряжение, которое нужно ввести во входную цепь «нешумящего» транзистора для получения в выходной цепи напряжения, равного напряжению шумов.
Н-параметры транзисторов. При любой схеме включения транзистор может быть представлен в виде активного четырехполюсника (рис. 2.28), на входе которого действуе~ напряжение и1 и протекает ток /,. а на выходе - - напряжение их и ток Для транзисторов чаще всего использую~ся Ь-параметры, так как они наиболее удобны для измерений. Система уравнений, показывающая связь напряжений и токов с /7- параметрами, имеет вид Ц1 /711 /712 72, /721 /722 172 Физический смысл соответствующих коэффициентов следующий: А„= — ' -- входное сопротивление при коротком «,=О замыкании на выходе; /712 = — ' — коэффициент обратной ,=О связи по напряжению: /72, = — ' -- коэффициент передачи тока 1 и,=О г при ко отком замыкании на выходе; 1 /722 = - '— выходная проводимость при холостом ходе на входе. По эквивалентным схемам тран- зистора можно найти, от чего зависит Рис 2.28.
Схема тРО1г1»«1«- ра, пре;1«т«О»тяяог« О валс каждый из коэффициентов. Если С Ок)я»»«1« ч«тыр««711 111сн71»О и гене)затор напряжения 17,„Ь'„» 7ОО учитывать, то для схем с ОБ и с ОЭ (см. рис. 2.27) Ь и параметры равныи: '211 б Гз ииф+ "б(! 01) эт!1 з Ге+ Гэ чиф(Р+ !)! г„п,е-т гэ (2.64) '212 б; " ~112 э (()+ !) ' гс'г„„„е г„„„е г„я„в' ! а ! ! )222 б . ~22. (()+ !)= В (2.54) учтено, что сопротивление базы у реальных транзисторов порядка сотен Ом. Значения сопротивления г„,и находятся в пределах долей — десятков МОм. о=0„9 —:0,99.
Аналогичный вид имею~ статические значения Ь-параметров, определенные с помощью эквивалентной схемы для постоянного тока. Однако наиболее часто представляют интерес только значения 7221„122!а: '121 б (~к анно)1~э ~ (2 бб) )12!э =-(тэ 1кэо)77г, =(тк — 7»го)7(та+ тибо) = р. Они равны интегральным коэффициентам передачи эмиттерного и базового токов. В технических условиях на транзисторы задают не коэффициенты а, (), а равные им в первом приближении параметры 7221„ й„,. В дальнейшем при анализе цепей с биполярными транзисторами будем использовать параметры транзистора, выраженные через коэффициенты четырехполюсника.
Коэффициенты и и (5 будем привлекать лишь для обьяснения физических особенностей работы различных полупроводниковых приборов. Основные параметры биполярных транзисторов и их ориентировочные значения: !) коэффициенты передачи эмиттерного и базового тока (дифференциальные коэффициенты передачи, которые в первом приближении считают равными интегральным) 01'» с!2» 1 "1 о '121 б Дг. О„, = сипи 'з О, .сппэ~ 2) дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода «2'эв г„иф — —— ь Н„„=спи 1 (и, „иф — Ом — десятки Ом); с Звсзноч»а в обозначении а указывает, что»оэффицнент относится к чаносигнаньныч нараче1рам транзистора.
!07 3) обратный ток коллекгорного перехода при заданном обра ггюм напряжении / ~ ~~~КБ Ь1г ~~к 1 =сопя ! дькБ к лиФ В~ дт ага к 1.,— оп (йзз — доли сотни мкСм) 6) максимально допустимый ток коллектора 7» „(сотни мА — десятки А); 7) напряжение насыщения коллектор эмитгер 17кэ„„. (десятые доли — один вольт); 8) наиболыпая мощность рассеяния коллектором Рк,„(мВт — десятки Вт); 9) емкость коллекторного перехода Ск (пФ десятки пФ); 10) тепловое сопротивление между коллектором транзистора и корпусом Яз =АТ~Рк,„, где ЛТ вЂ” перепад темпера-гур между коллекторным переходом и корпусом; 11) предельная частота коэффициента передачи тока или а„„, на которой коэффициент передачи тока Ь„уменьшается до 0,7 своего статического значения: гв„=ш; ез„„, =-в„ (задаются или ~„',,, или ~„', ); (~,, кГц - — сотни М)зц; иногда вместо предельной задают граничную частоту коэффициента ол ° .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
