promel (967628), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Использование такой схемы заме- щения создает удобство и наглядность при анализе влияния пар метров прибора на показатели схем с транзисторамн. Ниже рассматриваются схемы замещения транзисторов ОБ и О для переменных составляющих токов и напряжений применительн к расчету схем с транзисторами, работающими в усилительном ре жиме, в частности усилительных каскадов. Такие схемы замещени атэ Б а) Рис. !.29. Схема ззмещеная транзистора в физических пз- рзметрзх, включенного по схемам ОБ (и) и ОЭ (б) справедливы для линейяых участков входных и выходных характ ристнк транзистора, при которых параметры транзистора можн считать неизменными. В этом случае используют так называем дифференциальные параметры транзистора, относящиеся к небол шим приращениям напряжения и тока.
Наиболее точно структур транзистора при этом отражает Т-образная схема замещения. Т-образная схема замещения транзистора ОБ показана н рис. 1.29, а. По аналогии со струитурой транзистора (см. рис. !.24) она представляет собой сочетание двух контуров: левого, относящ гося к входной цепи (эмиттер — база), и правого, относящегося выходной цепи (коллектор — база).
Общим для обоих контуров я ляется цепь базы с сопротивлением гп. Охарактеризуем элементы, входящие в схему замещения. 1. Дифференз)иальное еопротинление эхеиттерного перехода (вкл ченпого в прямом направлении). Это сопротивление определяетс выражением (1.2 г)Г) э э с))» !Г)нп-сопз1. Сопротивление г, позволяет учесть связь между напряженнем эмиттерном переходе и, и проходящим через него током йн Обьемн сопротивление эмиттерной области является низкоомным, поэто оно, как и сопротивление вывода эмиттера, в схеме замещения учитывается.
Величина г, зависит от постоянной составляющей то эмиттера тэ и связана с ней соотношением гэ = срт/)э = 0,025/)э, (1.2 Числовое значение г, лежит в пределах от единиц до десятков о 0Овемное сопротивление базы гв. Оно определяется в направлерохождения базового тока в слое базы от границы с эмиттернии про переходом. Базовый слой является сравнительно высокоомным ным пе б,чпо г ~ г,. Числовое значение гв зависит от типа транзистора и сост оставляет 100 — 400 Ом.
З Зквивалентный источник тока а1,. Он учитывает транзитную саста тавляющую приращения эмиттерного тока, проходящую через „бласть базы в коллектоР. дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (включ „ного в обратном направлении). Это сопротивление определяется выражением — лггаб г к ев 1гв=сопз!' Сопротивление г,мы как было показано, учитывает изменение кзллекторного тока с изменением напряжения Уае вследствие эффекта модуляции базы.
Значение г„в1 лежит в пределах 0,5 — 1 мОм. 0сп|очник напряжения еи„.в во входной цепи. Он определяет напряжение внутренней положительной обратной связи и отражает влияние эффекта модуляции базы на входную цепь транзистора, в частности изменение входного напряжения под действием изменения коллекторного напряжения. Числовое значение коэффициента обратной связи е сравнительно мало (!О 4 — 1О '), поэтому источник напряжения еи„в в схему замещения часто не вводят. б. Емкости С„ш, С„м! вмиттерного и коллекпюрного переходов.
Каждая из них, так же как емкость одиночного р-п-перехода, равна сумме барьерной и диффузионной емкостей соответствующего перехода. Величина барьерной емкости зависит от напряжения смещения Р-п-перехода, в частности при прямом смещении барьерная емкость больше, чем при обратном (см. ~ 1.2).
Следовательно, барьерная ем~ость эмнттерного перехода больше, чем коллекторного перехода. В отличие от барьерной емкости, определяемой шириной области обьемного заряда р-п-перехода, диффузионная емкость харакчсрнзует изм у т изменение заряда в базе, вызванное изменением напряжения на переходе (см.
~ !.2). Изменение заряда в базе под действием нап- Р ия на эмнттерном переходе связано с инжекцней носителей Ряжения н ходе — с э ''Р д в базе, а под действием напряжения на коллекторном пере- изменился на с эффектом модуляппи базы. Для того чтобы заряд в базе лекто ном пе ся на одну и ту же величину, изменение напряжения на кол- Р переходе должно быть ббльшим, чем изменение напряжена змиттерпом переходе. Это означает, что и диффузионная емРного перехода болыпе диффузионной емкости коллеккость эмптте н Рного перехода.
емкостен С„„-; и С„ш зависЯт от типа тРанзистоРа. Так, Величины еь ысокочас отвык транзисторов С,м о ' ' Для ориентировочной оценки укажем, что емкость Р д ляемая преимущественно диффузионной емкостью, сос- 57 тавляет сотни пикофарад, а емкость Сыт, определяемая в основно барьерной емкостью, — десятки пикофарад.
Несмотря на указанное различие в величинах эмиттерной и ко лекторной емкостей, влияние емкости С„т на работу транзистор в области повышенных частот проявляется сильнее, чем влиян емкости С„т. Это связано с тем, что емкость Смт зашунтирован малым сопротивлением г„а емкость Сжт — большим сопротивлен ем гжт Поэтому емкость С„м~ приходится учитывать в схеме зам щения при частотах, составляющих десятки килогерц, а емкос С„т — при частотах, превьпнающих единицы и десятки мегагер При работе на средних частотах (десятки герц и единипы килогер емкости переходов не учитывают и в схему замещения не включаю 7.
Дифференг(иальный коэффициент передачи зжиттерного то более точно характеризующий величину и для малых приращений эт го тока. Он выражается соотношением и = (1.3 '" з .'/,м=.ееяы Величину коэффициента а в области средних частот принима неизменной, С переходом в область повышенных частот, при котор начинает сказываться время прохождения дырок через базу, ко лекторный и базовый токи отличаются по фазе от эмиттерного ток а коэффициент и уменьшается.
При повышенных частотах коэфф циент передачи тока становится комплексной величиной (и .= а, + !а(ы)), модуль и аргумент которой следует рассчитывать для со ветствующей частоты. О частотных свойствах транзистора судят так называемой граничной частоте 1„, при которой и дуль коэффициента передачи тока ~а) уменьшается в )~2 раз. Ч тата („ входит в число основных параметров транзистора. В завис мости от частоты 1, различают низкочастотные (1, ~ 3 МГц), ср нечастотные (3 МГп ~ 1", ~ 30 МГц), высокочастотные (30 МГц ( 1.
( 300 МГц) и сверхвысокочастотные (~„) 300 МГц) транз тор ы. Т-образная схема замещения транзистора ОЭ приведена рис. !.29, б. Сопротивления г„г„имеют тот же физический смы н тот же порядок величин, что и в схеме ОБ. Источник напрюкени учитывающий обратную связь, в схеме замещения не показан вви малого значения коэффициента обратной связи. Поскольку входи током в схеме ОЭ является ток базы транзистора, в выходную це схемы замещения включен источник тока 3!а. Направления токо так же как и для схемы ОБ, подчиняются условию (, = („+ (а. Сопротивление г„~м —— г мД! + 3), как указывалось, учит вает изменение коллекторного тока с изменением напряжения вследствие эффекта модуляции базы.
Так как исходным в схеме является ток базы, который в 1 4- 3 раз меньше тока эмиттера, при переходе от схемы ОБ к схеме ОЭ в 1 + () раз уменьшается только активное, но и емкостное сопротивление коллекторного рехода. Это означает, что в схеме ОЭ С„<м — — (1 + 3)С„т. Уве ва емкости Сы„приводит к еще болыпему ее влиянию в области чеиие позы 1яешенных частот, чем Смм = Смщ. В связи с этим емкость С.„~,.~ ме ОЭ обычно не учитывают.
)Тифференциальный коэффициент передачи тока в схеме ОЭ Лгв ( является также частотно-зависимым. Если 3!в (!~в,=совы тра анпчйую частоту )в в схеме ОЭ определять, как и в схеме „е ОБ, по снижению коэффициента пеРедачи тока в Г'2 Раз, то ~ = („!(1+ 1), (! .32) е, частотные свойства транзистора в схеме ОЭ хуже, чем в схеме ОВ. Транзистор как активный четырехиолгоснягс, !г-параметра транзистора Параметры транзистора, входящие в Т-образяую схему замеще„ия (рнс.
1.29), непосредственно характеризуют физические свойства используемой трехслойной полупроводникозой структуры. Они могут быть рассчитаны у, по геометрическим размерам слоев и параметрам материала, из которого изготовлен тран- с зистор. Однако прямое их измерение невоз- " " "У "Р " " Р переходов структуры недоступны для подключения измеоительных приборов.
По этой при- Ряс !. ЗО К осреаечине в качестве измеряемых параметров трап- леваю параметров зистора выбраны те, которые отражают свойства транзистора как ч ет ы р е х п о л ю он в к а (точиее, трехполюсника). Транзистор можно представить в виде линейного четырехполюсника, если в качестве измеряемых токов и напряжений принимать относителыш небольшие их приращения, накладывающиеся на постояннгде составляющие. Такие ограничения, как указывалось, приходятся принимать во внимание ввиду того, что входные и выходные характеристики транзистора нелинейны и параметры транзистора зависят от режима его работы по току и напряжению входной и выходной цепей.
для небольших приращений (малых сигналов) напряжений и токов параметры транзистора как четырех"олюсиика связаны линейной зависимостьк как между собой, так "' с физическими параметрами его Т-образной схемы замещения. Связь межд;. входными (Уо 7,) и выходными (у„1,) напряжениями и токами четырехполюсника (рис. !.30) выражается системой д у" уравнений. Выорав два из входящих в эту систему параметров .а н.г независимые переменные, находят два других. пе еь; ~ля тРанзистора как четырехполюсннка в качестве независимых Ременных обычно принимают приращения входного тока Ху, И вых одного напряжения Л(l„а приращения входного напряжения ~ и выходного тока Ыв выражают через так называемые Й-пара- метры транзистора: Ли, = Л),(г, +(1 — и).б), откуда ~11 12 1 (! )1б (1.3 Для того же режима (Л(/2 = О) ток выходной цепи Л1'2 —— »Л11, Ь =а.
т. е. (1 .3 В отсутствие приращений входного тока (Л11 = цепи Л!' 2 Л102 г» ~б~ -1- гб г» ~б! илн б 0) ток в выходно (1.3 Для этого же режима напряжения на входе и выходе соответ венно равны Л(11 = Л)эгб, Л(уэ Ж Л12г» 1б!, откуда 12 '161~ » (б! (1.3 60 Л1у, = ЬмЛ7, + й»Ли,, (1.3 Л!2 Ь»1Л11 + Ь Ли (1.3 Параметры, входящие в уравнения (!.ЗЗ), (!.34), определяют: й„= Л(1я~М1 — входное сопротивление транзистора прн иеизмец ном выходном напряжении (Л(2'2 = О); 1121 = Л72/Л71 — коэффици ент передачи тока прн неизменном выходном напряжении (Л(У2 === О) й12 =- ЛУ11'ЛУ2 — коэффициент обратной связи по напряжению пр неизменном входном токе (Л1'1 = 0); й„ = ЛУ21'Л(1'2 — выходну1 проводимость транзистора при неизменном входном токе (Л11 = 0) Конкретные значения Ь-параметров зависят от схемы включенн транзистора, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
