Лк13 (975660)
Текст из файла
15.4. Дифференциальные параметры биполярного транзистора
|
| |
| Рис. 15.21. Линеаризация входных и выходных ВАХ в схеме с ОЭ | |
Основными величинами, характеризующими параметры биполярного транзистора являются коэффициенты передачи тока эмиттера и базы, сопротивление эмиттерного (
) и коллекторного (
) переходов, а также коэффициент обратной связи эмиттер-коллектор (
).
Дифференциальным коэффициентом передачи тока эмиттера равен:
| | (15.43) |
где 
– коэффициент инжекции или эффективность эмиттера, 
– коэффициент переноса, 
– коэффициент лавинного умножения в КП:
| | (15.44) |
| | (15.45) |
С увеличением 
база транзистора заполняется носителями и эффективность эмиттера падает.
С ростом величина коэффициента передачи α вначале растет в результате увеличения коэффициента переноса , а затем падает, что объясняется уменьшением коэффициента инжекции эмиттерного перехода γ.
Зависимость коэффициента передачи транзистора 
от напряжения на КП определяется изменением ширины базы W, а также лавинным умножением носителей в ОПЗ КП. Расширение ОПЗ происходит за счет уменьшения W, при этом коэффициенты γ и увеличиваются, поэтому с увеличением Uк значение растет. При больших напряжениях электроны и дырки, пересекающие ОПЗ КП, могут вызывать ударную ионизацию, в результате 
увеличивается.
|
|
|
| Рис. 15.22. Зависимости коэффициента от Uк | |
Коэффициент передачи транзистора с учетом лавинного умножения определяется соотношением 
, где 
– коэффициент лавинного умножения в КП, обусловленный ударной ионизацией, где Uпр – напряжение пробоя КП, n* – коэффициент, величина которого для Ge и Si колеблется в пределах 3…5, в зависимости от типа проводимости и сопротивления материала.
Коэффициент усиления по току биполярного транзистора в схеме с ОЭ:
| | (15.46) |
Зависимости коэффициента передачи тока базы 
от и напряжения на КП представлены на рис. 15.23.
|
|
| Рис. 15.23 Зависимости коэффициента передачи тока базы |
Спад β в области малых (область 1) обусловлен рекомбинацией носителей заряда в ОПЗ эмиттера, а спад в области больших токов (область 3) – уменьшением коэффициента инжекции γ.
Зависимость β от напряжения на КП обусловлено расширение ОПЗ в область базы (эффектом Эрли), при больших напряжениях дополнительное возрастание β связано с явлением лавинного размножения носителей в ОПЗ КП.
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:
| | (15.47) |
Оценим значение этого сопротивления в режиме ОБ.
| | (15.48) |
| | (15.49) |
Пусть Iэ=1 мА, Т=300 К, φТ=0,026 В, Rэ=26 Ом.
с ростом уменьшается по гиперболическому закону. Зависимость 
от напряжения на коллекторе UК определяется изменением ширины базы W: с увеличением UК ширина базы уменьшается. Следовательно, растет и падает.
Дифференциальное сопротивление КП определяется по формуле:
| | (15.50) |
обусловлено несколькими причинами: изменением коэффициента переноса , связанное с модуляцией ширины базы W при изменении напряжения КП; сопротивление утечки по поверхности и током термической генерации в ОПЗ КП.
в схеме с ОЭ 
падает за счет умножения носителей в ОПЗ коллекторного перехода, оно в десятки раз меньше, чем rкОБ.
Коэффициентом обратной связи:
| | (15.51) |
Удобство физических параметров заключается в том, что они позволяют наглядно представить влияние конструктивно технологических параметров транзистора на его эксплуатационные характеристики. Так, например, уменьшение степени легирования базы или ее толщины должны приводить к росту rб и, соответственно, к увеличению обратной связи в транзисторе.
К недостаткам физических параметров следует отнести то, что их нельзя непосредственно измерить и значения для них получают пересчетом из других параметров.
15.4.1 Температурная зависимость параметров биполярных транзисторов
Изменение характеристик транзисторов аналогична изменению характеристик диодов: с ростом температуры увеличивается тепловой потенциал (
), следовательно, возрастают и .
Параметры полупроводниковых приборов, связанные с удельным сопротивлением, концентрацией, подвижностью и временем жизни носителей меняются при изменении температуры. Это ограничивает температурный диапазон приборов.
Сопротивление базы определяется электропроводностью исходного материала:
| | (15.52) |
где 
и 
- проводимость, обусловленная ионизацией атомов основного материала и примеси соответственно, зависимости от температур подвижности и концентраций носителей приводят к тому, что в диапазоне от -60 до + 60 оС сопротивление базы транзисторов сначала возрастает, а затем падает.
Дифференциальное сопротивление эмиттера pnp-транзистора определяется соотношением:
| | (15.53) |
то есть линейно растет с увеличением температуры. При величинах тока эмиттера, сравнимых с величиной 
(обратным током ЭП при коротком замыкании цепи база-коллектор) зависимость от температуры падает, поскольку ток 
с ростом температуры увеличивается, что определяется увеличением концентрации неосновных носителей.
Сопротивление коллектора в диапазоне от -50 до + 50 оС растет, так как для этого диапазона характерно увеличение подвижности носителей (по механизму рассеяния на ионах примеси).
Коэффициент передачи α с ростом температуры увеличивается, что в первую очередь связано с увеличением диффузионной длины дырок.
Температурная зависимость коэффициента передачи β связана в первую очередь с возрастанием времени жизни неосновных носителей заряда в базе транзистора с ростом температуры. Для большинства биполярных транзисторов коэффициент β увеличивается по степенному закону 
.
15.5 Работа транзистора в импульсном режиме
Биполярные транзисторы, включенные по схеме с ОЭ, широко используются в качестве ключевого элемента переключающих электронных схем (рис. 15.24) и для усиления импульсных сигналов (рис. 15.25).
При работе в качестве ключа основное назначение транзистора состоит в замыкании и размыкании цепи нагрузки с помощью управляющих входных сигналов. При усилении импульсных сигналов транзистор может работать в режиме малого и большого сигнала.
По аналогии с механическим ключом (контактом) качество транзисторного ключа определяется минимальным падением напряжения на нем в замкнутом состоянии, минимальным током в разомкнутом состоянии, а также скоростью перехода из одного состояния в другое.
| | |
| Рис. 15.24 Схема использования транзистора в качестве ключа | Рис. 15.25 Области работы транзистора: а - в схеме с ОБ; б - в схеме с ОЭ; I – отсечки; II – активная; III – насыщения; IV – лавинное умножение. |
Нагрузка Rн включена в коллекторную цепь, а управляющие импульсы поступают на вход транзистора через сопротивление Rб. В зависимости от сочетания величин и полярности приложенных напряжений рабочая точка транзистора, работающего в ключевом режиме, может находиться в четырех областях: области отсечки I, активной области II, области насыщения III и области лавинного умножения IV. В области I оба перехода заперты (режим отсечки). В области II реализуется режим усиления: ЭП инжектирует неосновные носители в базу (прямое смещение), а КП заперт (обратное смещение). В области III оба перехода оказываются прямо смещенными и инжектируют носители тока в базу. Область IV является областью лавинного умножения.
Если провести на характеристиках линию нагрузки Rн и если UБ=0 (IБ=0), то в коллекторе протекает начальный ток Iкэ0 и рабочая точка находится в точке А. Из-за малой величины Iкэ0 можно считать, что коллектор находится под полным напряжением ЕК. Такое состояние ключа называется разомкнутым.
Если увеличить UБ (IБ), то рабочая точка перемещается от А по линии Rн в направлении точки К. При некотором значении IБ рабочая точка совпадает с точкой М. Тогда ток коллектора будет определяться величинами ЕК. и Rн, так как падением напряжения на транзисторе можно пренебречь:
. На коллекторе транзистора остается небольшое напряжение, называемое напряжением насыщения. О таком состоянии ключа принято говорить, что транзистор открыт и насыщен, а ключ замкнут.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
