Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (989598), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Влияние температуры на коллекторные характеристики транзистора и схеме ОЭ ю зо зо инв 3-1ббз база — эмиттер при постоянном напряжении коллектор — эмнттер (рис. !.33,а): /„= /((4,) при 1/„, = сопз1. Проходная характеристика может быть построена по точкам, взятым на входных и выходных характеристиках. Она начинается не из начала координат (так как ток коллектора появляется, когда ток базы 4 ) О), а при значении напряжения (/а„равном пороговому /4ел Начальный участок ее пологий, а с дальнейшим увеличением /4, характеристика становится круто восходящей и практически линейной. При (4, ( (/„„ транзистор остается закрытым, ток /„ = 0; при //а, ) //„„ транзистор открывается. о а,в 50 1ОО !60 1Е, мнд )/пор а б Рис.
1.ЗЗ. Проходная характеристика (а) н характеристика прямой передачи (о) транзистора а схеме ОЭ Характеристикой прямой передачи называют зависимость выходного тока от входного. Для схемы ОЭ это зависимость тока коллектора от тока базы при постоянном напряжении коллектора (рис. 1.33, б): /„= /(/а) при (4, = сопз(. Эта характеристика выходит из начала координат. С увеличением тока базы возрастает и ток коллектора; сначала медленно, а затем быстрее н практически линейно. На характеристики транзистора оказывает сильное влияние температура: с повышением температуры коллекторные характеристики, снятые при том же значении тока базы, располагаются выше (рис.
1.34). Влияние температуры в схеме ОЭ значительно больше, чем в схеме ОБ. Основная причина перемещения характеристик вверх — значительное увеличение обратного тока коллекторного перехода, который в схеме ОЭ увеличивается в десятки — сотни раз. Кроме того, усиление тока в схеме ОЭ также возрастает с повышением температуры. В схеме ОК входным током является ток базы 4, а выходным — ток эмиттера /,.
Входное напряжение создается между ба- зой и общеи точкои входной и выходной ценен, к которои через источник постоянного тока Е„подключен по сигналу коллектор, поэтому входное напряжение — (4„, а выходное — на сопротивление нагрузки, включенной между эмиттером и общей точкой,— является напряжением (/мо Как видно из схемы рис. !.29,в, во входной цепи на эмиттернгм переходе действуют два напряжения — от источника сигнала //,„ н на резисторе нагрузки (/,„„, причем приращения этих напряжений находятся в противофазе, так что фактически напряжение на переходе равно их разности и очень малб. Этим объясняется соотношение 0„„ ( /4„, но разность между ними невелика. Таким образом, в схеме ОК практически не усиливается напряжение, а усиливается только ток; во столько же раз усиливается мощность сигнала. Из-за отсутствия усиления напряжения, снимаемого с эмиттерной нагрузки, простейший усилитель, построенный по схеме ОК, называют эмиттерным повторителем.
Входное сопротивление схемы ОК очень велико, так как ток базы протекает под действием небольшой разности напряжений 1/,„„— 1/,„н имеет малую величину: ли,. = — при /4 = сопи( (десятки килоом). Выходное сопротивление схемы ОК, наоборот, очень мало; значительно меньше, чем в схемах ОБ и ОЭ. При снятии статических характеристик источник усиливаемых колебаний и резистор нагрузки не включают.
В этом случае схема ОК становится точно такой же, как схема ОЭ. Поэтому статические входные и выходные характеристики в этих двух схемах одинаковы. 1.4.3. Параметры транзисторов Для оценки свойств транзисторов наряду с их характеристиками используют параметры.
Различают две группы параметров: первичные и вторичные. «од В . т — 1 а= —; а=— 1+Р ' т 1 7= 1 — а 7= 1+р' г, = — ' при (/. = сопз1; ли, л/, 3« 67 К первичным относят собственные параметры транзистора, характеризующие его физические свойства (рис. 1.35, а) и не зависящие от схемы включения: г, — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода в прямом направлении; составляет единицы и десятки ом; г, — объемное сопротивление базы; составляет сотни ом; ㄠ— дифференциальное сопротивление коллекторного перехода в обратном направлении; составляет сотни килоом; Г 1 г-' ъ г г а 1г Рис. 1.ЗЬ.
Структура транзистора, иллюстрирующая его первичные параметры г„г„, га Си С„(п), н представление транзистора в виде четыре«полюсника для определении Л-параметров (о) С, — емкость эмиттерного перехода; составляет сотни пикофарад; С„ — емкость коллекторного перехода; составляет десятки пикофарад. Влиянием емкостей С, и С„в области звуковых частот можно пренебречь. Сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов зависят от режима транзистора и могут быть определены как дифференциальные сопротивления для данной рабочей точки по статическим характеристикам транзистора в схеме ОБ; сопротивление эмиттерного перехода — по входной характеристике как отношение малого приращения напряжения эмнттера к вызванному им приращению тока эмиттера при постоянном напряжении коллектора: сопротивление коллекторного перехода — по выходной характеристике как отношение приращения напряжения коллектора к вызванному им малому приращению тока коллектора при постоянном токе эмиттера: г„= —" при /, = сопз(.
ли„ л/„ К неудобству использования первичных параметров транзистора г„ га и г, следует отнести то, что их невозможно непосредственно измерить с помощью измерительных приборов, поскольку точки для подключения прибора находятся внутри структуры транзистора. К параметрам транзистора относят также дифференциальные коэффициенты усиления тока в трех схемах включения. Учитывая их зависимость от режима, коэффициенты усиления тока определяют как отношение приращения выходного тока к вызвавшему его малому приращению входного тока при данном неизменном выходном напряжении. Для схемы ОБ коэффициент усиления тока ох а= —" при (/„а = сопи(; а= 0,95 — 0,99.
л/„ л/., Для схемы ОЭ коэффициент усиления тока р: = — при (/„, = сопи(; 5 = 20 — 200. л/. л/. Для схемы ОК коэффициент усиления тока у: у = — ' при (/«„= сопз1; у= 20 — 200. Л/, л/« Коэффициенты усиления тока, называемые также коэффициентами передачи тока, в разных схемах включения транзистора связаны соотношениями: Коэффициенты усиления тока а и б могут быть определены по выходным характеристикам транзистора в схемах включения ОБ и ОЭ.
Сущность вторичнык параметров можно объяснить, представив транзистор в виде активного четырехполюсника, имеющего два входных и два выходных вывода и усиливающего сигнал (рис. !.35, б). Входные величины обозначают индексом «1», а выходные — индексом «2»: 1, и (/1 — входные ток и напряжение, 6 и (/т — выходные. Все рассуждения справедливы при условии, что сигналы, т.е. приращения /т/ь /1(/ь Л!т и Л(/т, малы. Эти четыре величины взаимно связаны н влияют друг на друга. Для расчетов выбирают две из них в качестве независимых переменных, а две другие величины будут зависимыми переменными. Для них составляется система из двух уравнений, связывающих их с независимыми величинами через коэффициенты, которыми могут быть либо только сопротивления, либо только проводимости, либо разные по размерности коэффициенты. Эти коэффициенты и являются вторичными параметрами. В выборе пары независимых переменных есть несколько вариантов.
Соответственными будут н варианты выбора системы уравнений, а значит, и совокупности параметров для этой системы, называемой системой параметров. Существуют разные системы параметров: система Х-параметров (Х имеет размерность сопротивления), у-параметров (у имеет размерность проводимости), Ь-параметров и другие.
Наибольшее распространение при расчете транзисторных низкочастотных схем получили Ь-параметры. Их преимущество перед собственными параметрами состоит в том, что нх удобно определять с помощью измерений в схеме включения транзистора, причем для этого легко создать требуемые режимы по переменному току: короткое замыкание на выходе, соответствующее условию б(12= 0 (или (12= сопз1), и холостой ход на входе, соответственно, М! = 0 (или 1, = сопз1). Для определения Ь-параметров составляется система уравнений, в которой независимыми переменными являются Ь1! и б(12.
Л и, = ЬОЬ1, + Ь„Л(1;, Ь12 = Ьг! Ь1! + Ьггб(12. В этой системе имеется четыре параметра с разной размерностью. Ь!1, Ь22, Ь2!, Ь!2. Индекс параметра представляет сочетание двух цифр, обозначающих соответствующую цепь: «11» (один-один) относится ко входной цепи; «22» (два-два) — к выходной, «2!» (два-один) отражает зависимость выходной величины от входной, а «12» (один-два) — зависимость входной величины от выходной. Значение этих параметров следующее: Ь!! — входное сопротивление транзистора при неизменном выходном напряжении Ь!! = — при (1~ = сопз1; ли, ЛЬ Ьгг — выходная проводимость транзистора прн неизменном входном токе Ьгг = — при 1! — — сопз(; ЛЬ Ли, Ьм — коэффициент усиления тока при неизменном выходном напряжении: Ьг! = — При 02 = сопз1; атг ЛЬ Ь!2 — коэффициент внутренней обратной связи по напряжению при неизменном входном токе Ь|2 = — прн 1! = сопз1.
Л!!~ Ли, пк! б!к а лоб !б !б ! б =попе! о г пк — — оопп! Она в Ркс, !.36. Определение Л-параметроа по статическим характеристикам транзистора и схеме Ооь о — Л»„! б — Ло е — Лт», г — Л>т, Поскольку в систему Ь-параметров входят сопротивление, проводимость и безразмерные величины, их иногда называют смешанными, нли гибридными, параметрами. Эти параметры зависят от схемы включения транзистора и в разных схемах имеют разные значения.
Поэтому к индексу добавляют букву, обозначающую схему включения: для схемы ОБ параметры Ь!!а, Ьгы, Ьгм, Ьгга! длЯ схемы ОЭ вЂ” Ь!!„Ьгг„йм, Ьнь! длЯ схемы ОК добавляется буква «к». Определение Ь-параметров по статическим характеристикам транзистора для схемы ОЭ показано на рис. 1.36, где Ь!! определяется по одной входной характеристике, Ьгг — по одной выходной, Ьгг — по двУм входным, Ьм — по двУм выходным.
Учитывая, что характеристики транзистора нелинейны и параметры зависят от режима работы, их определяют для рабочей точки по малым приращениям токов и напряжений: 11!!, = — ' прн Ую= сопз( (рис, 1,36, а); луб Ьээт= —" при 1б= сопз( (рнс. !.36, б); лт„ Лыю Ьэ!, = —" при (l„,= солИ (рис. !.Зб„в); Л1„ л!б ут!ь = — при 1б = сопз1 (рис. 1.36, г). либ лтг„т Значения (т-параметров для разных схем включения связаны соотношениями, из которых по 11-параметрам одной схемы можно найти л-параметры другой. Например: Ии, . И„, й!ь = Ь!!. = утэь = Ьь 1 — Ит!б 1 — Итм 11!!, = йп„= гб + г,(1 + 6); Иаб= г, + т,(1 — а); и 1+Р.
азт = гаек = т„ 1, г.(1+ р! т„ ! Итм = — ' г„ гб (т!эб г„ 1 Ьлх = у = 1 + р = —; утэь = 6. 1 — а Ьэм=а; Кроме того, Ь-параметры можно выразить через первичные параметры транзистора: допустимая постоянная мощность Р„„,„„которая выделяется на коллекторном переходе. Частотные свойства транзистора зависят от влияния емкостей С, и С„. Несмотря на то, что емкость эмиттерного перехода на порядок больше, чем коллекторного, влияние С„ в области высоких частот сильнее. Это объясняется тем„ что емкость С, шунтирует очень малое сопротивление эмиттерного перехода г„ а емкость С„ — очень большое сопротивление г„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
