Реферат: Биполярный транзистор КТ3107
--PAGE_BREAK--Данное одному из электродов транзистора название «эмиттер» подчеркивает, что происходит инжекция дырок из эмиттера в базу.По рекомендуемой терминологии эмиттеромследует называть область транзистора, назначением которой является инжекция носителей заряда в базу. Коллекторомназывают область, назначением которой является экстракция носителей заряда из базы. Абазой является область, в которую инжектируются эмиттером неосновные для этой области носители заряда.
Следует отметить, что эмиттер и коллектор можно поменять местами (так называемый инверсный режим). Но в транзисторах, как правило, коллекторный переход делается со значительно большей площадью, нежели эмиттерный переход, так как мощность, рассеиваемая в коллекторном переходе, гораздо больше, чем рассеиваемая в эмиттерном. Поэтому если использовать эмиттер в качестве коллектора, то транзистор будет работать, но его можно применять только при значительно меньшей мощности, что нецелесообразно. Если площади переходов сделаны одинаковыми (транзисторы в этом случае называют симметричными), то любая из крайних областей может с одинаковым успехом работать в качестве эмиттера или коллектора.
Поскольку в транзисторе ток эмиттера всегда равен сумме токов коллектора и базы, то приращение тока эмиттера также всегда равно сумме приращений коллекторного и базового токов:
<shape id="_x0000_i1039" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image026.wmz» o:><img width=«128» height=«32» src=«dopb102585.zip» v:shapes="_x0000_i1039"> (4.3)
Важным свойством транзистора является приблизительно линейная зависимость между его токами, т. е. все три тока транзистора изменяются приблизительно пропорционально друг Другу. Пусть, для примера, <shape id="_x0000_i1040" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image028.wmz» o:><img width=«18» height=«32» src=«dopb102578.zip» v:shapes="_x0000_i1040">=10мА, <shape id="_x0000_i1041" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image029.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102586.zip» v:shapes="_x0000_i1041"> = 9,5 мА, <shape id="_x0000_i1042" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image031.wmz» o:><img width=«20» height=«32» src=«dopb102579.zip» v:shapes="_x0000_i1042">= 0,5 мА. Если ток эмиттера увеличится, например, на 20% и станет равным 10 + 2 = 12 мА. то остальные токи возрастут также на 20%: <shape id="_x0000_i1043" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image014.wmz» o:><img width=«20» height=«32» src=«dopb102579.zip» v:shapes="_x0000_i1043"> = 0,5 + 0.1 = 0,6 мА и <shape id="_x0000_i1044" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image032.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102586.zip» v:shapes="_x0000_i1044">= 9,5 + 1,9 = 11,4 мА, так как всегда должно быть выполнено равенство (4.2), т.е.12 мА=11,4 мА + 0,6 мА.
А для приращения т оков справедливо равенство (4.3) т.е.
2 мА = 1,9 мА + 0,1 мА.
Мы рассмотрели физические явления в транзисторе типа р-п-p.
Работу транзистора можно наглядно представить с помощью потенциальной диаграммы, которая показана на рис. 4-2 для транзистора типа р-n-p.
<imagedata src=«22755.files/image033.png» o:><img width=«213» height=«113» src=«dopb102587.zip» v:shapes="_x0000_i1045">
Рис. 4-2. Потенциальная диаграмма транзистора
Эту диаграмму удобно использовать для создания механической модели транзистора. Потенциал эмиттера принят за нулевой. В эмиттерном переходе имеется небольшой потенциальный барьер. Чем больше напряжение <shape id="_x0000_i1046" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image035.wmz» o:><img width=«37» height=«32» src=«dopb102577.zip» v:shapes="_x0000_i1046">, тем ниже этот барьер. Коллекторный переход имеет значительную разность потенциалов, ускоряющую движение дырок. В механической модели шарики, аналогичные дыркам, за счет своих собственных скоростей поднимаются на барьер, аналогичный эмиттерному переходу, проходят через область базы, а затем ускоренно скатываются с горки, аналогичной коллекторному переходу.
Помимо рассмотренных основных физических процессов в транзисторах приходится учитывать еще ряд явлений.
Существенное влияние на работу транзисторов оказывает сопротивление базы <shape id="_x0000_i1047" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image036.wmz» o:><img width=«27» height=«34» src=«dopb102588.zip» v:shapes="_x0000_i1047">, т.е. сопротивление, которое база оказывает току базы <shape id="_x0000_i1048" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image014.wmz» o:><img width=«20» height=«32» src=«dopb102579.zip» v:shapes="_x0000_i1048">. Этот ток протекает к выводу базы в направлении, перпендикулярном направлению эмиттер — коллектор. Так как база очень тонкая, то в направлении от эмиттера к коллектору, т. е. для тока <shape id="_x0000_i1049" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image038.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102584.zip» v:shapes="_x0000_i1049">, ее сопротивление очень мало и не принимается во внимание. А в направлении к выводу базы сопротивление базы <shape id="_x0000_i1050" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image039.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102589.zip» v:shapes="_x0000_i1050"> (его называют поперечным) достигает сотен Ом, так как в этом направлении база аналогична очень тонкому проводнику. Напряжение на эмиттерном переходе всегда меньше, чем напряжение <shape id="_x0000_i1051" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image041.wmz» o:><img width=«37» height=«32» src=«dopb102577.zip» v:shapes="_x0000_i1051">, между выводами базы и эмиттера, так как часть подводимого напряжения теряется на сопротивлении базы. С учетом сопротивления <shape id="_x0000_i1052" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image042.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102589.zip» v:shapes="_x0000_i1052"> можно изобразить эквивалентную схему транзистора для постоянного тока так, как это сделано на рис. 4-3. На этой схеме <shape id="_x0000_i1053" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image043.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102590.zip» v:shapes="_x0000_i1053">— сопротивление эмиттера, в которое входят сопротивление эмиттерного перехода и эмиттерной области. Значение <shape id="_x0000_i1054" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image043.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102590.zip» v:shapes="_x0000_i1054"> у маломощных транзисторов достигает десятков Ом. Это вытекает из того, что напряжение на эмиттерном переходе не превышает десятых долей вольта, а ток эмиттера в таких транзисторах составляет единицы миллиампер. У более мощных транзисторов <shape id="_x0000_i1055" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image045.wmz» o:><img width=«25» height=«32» src=«dopb102591.zip» v:shapes="_x0000_i1055"> больше и <shape id="_x0000_i1056" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image043.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102590.zip» v:shapes="_x0000_i1056"> соответственно меньше. Приближенно <shape id="_x0000_i1057" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image047.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102590.zip» v:shapes="_x0000_i1057"> определяется формулой (в Омах)
<shape id="_x0000_i1058" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image048.wmz» o:><img width=«94» height=«32» src=«dopb102592.zip» v:shapes="_x0000_i1058"> (4.4)
где ток <shape id="_x0000_i1059" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image050.wmz» o:><img width=«17» height=«30» src=«dopb102593.zip» v:shapes="_x0000_i1059">, выражается в миллиамперах.
Сопротивление коллектора <shape id="_x0000_i1060" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image043.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102590.zip» v:shapes="_x0000_i1060"> представляет собой практически сопротивление коллекторного перехода и составляет единицы и десятки килоОм. В него входит также сопротивление коллекторной области, но оно сравнительно мало и им можно пренебречь.
Схема на рис (4-3) является весьма приближенной, так как на самом деле эмиттер, база и коллектор имеют между собой контакт не в одной точке, а во множестве точек по всей площади переходов.
<imagedata src=«22755.files/image052.png» o:><img width=«256» height=«163» src=«dopb102594.zip» v:shapes="_x0000_s1027">
r эо r ко
rБо
E1 E2
Рис (4-3) Эквивалентная схема транзистора для постоянного тока
При повышении напряжения на коллекторном переходе в нем происходит лавинное размножение носителей заряда, являющееся главным образом результатом ударной ионизации. Это явление и туннельный, эффект могут вызвать электрический пробой, который при возрастании тока может перейти в тепловой пробой перехода.
Изменение напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах сопровождается изменением толщины этих переходов. В результате изменяется толщина базы. Такое явление называют модуляцией толщины базы. Его особенно надо учитывать при повышении напряжения коллектор — база, так как тогда толщина коллекторного перехода возрастает, а толщина базы уменьшается. При очень тонкой базе может произойти эффект смыкания («прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. В этом случае область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.
При увеличении инжекции носителей из эмиттера в базу происходит накопление неосновных носителей заряда в базе. т. е. увеличение концентрации и суммарного заряда этих носителей. Наоборот, при уменьшении инжекции происходит уменьшение концентрации и суммарного заряда неосновных носителей в ней. Этот процесс называют рассасыванием носителей заряда в базе.
В ряде случаев необходимо учитывать протекание по поверхности транзистора токов утечки, сопровождающееся рекомбинацией носителей в поверхностном слое областей транзистора.
Установим соотношения между токами в транзисторе. Ток эмиттера управляется напряжением на эмиттерном переходе, но до коллектора доходит несколько меньший ток, который можно назвать управляемым коллекторным током, <shape id="_x0000_i1061" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image054.wmz» o:><img width=«38» height=«32» src=«dopb102595.zip» v:shapes="_x0000_i1061"> так как часть инжектированных из эмиттера в базу носителей рекомбинирует. Поэтому
<shape id="_x0000_i1062" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image056.wmz» o:><img width=«114» height=«44» src=«dopb102596.zip» v:shapes="_x0000_i1062"> (4.5)
где <shape id="_x0000_i1063" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image058.wmz» o:><img width=«22» height=«21» src=«dopb102597.zip» v:shapes="_x0000_i1063"> — коэффициент передачи тока эмиттера, являющийся основным параметром транзистора: он может иметь значения от 0,950 до 0,998.
Чем слабее рекомбинация инжектированных носителей в базе, тем ближе <shape id="_x0000_i1064" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image060.wmz» o:><img width=«22» height=«21» src=«dopb102597.zip» v:shapes="_x0000_i1064"> к 1. Через коллекторный переход, всегда проходит еще очень небольшой (не более единиц микроампер) неуправляемый обратный ток <shape id="_x0000_i1065" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image061.wmz» o:><img width=«25» height=«31» src=«dopb102598.zip» v:shapes="_x0000_i1065"> (рис. 4-4), называемый начальным током коллектора. Он неуправляем потому, что не проходит через эмиттерный переход. Таким образом, полный коллекторный ток
<shape id="_x0000_i1066" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image063.wmz» o:><img width=«113» height=«33» src=«dopb102599.zip» v:shapes="_x0000_i1066"> (4.6)
<imagedata src=«22755.files/image065.png» o:><img width=«209» height=«387» src=«dopb102600.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">Во многих случаях <shape id="_x0000_i1067" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image067.wmz» o:><img width=«62» height=«27» src=«dopb102601.zip» v:shapes="_x0000_i1067">, и можно считать, что <shape id="_x0000_i1068" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image069.wmz» o:><img width=«46» height=«27» src=«dopb102602.zip» v:shapes="_x0000_i1068">. Если надо измерить, <shape id="_x0000_i1069" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image071.wmz» o:><img width=«23» height=«30» src=«dopb102603.zip» v:shapes="_x0000_i1069"> то это делают при оборванном проводе эмиттера. Действительно, из формулы (4.6) следует, что при <shape id="_x0000_i1070" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image073.wmz» o:><img width=«49» height=«30» src=«dopb102604.zip» v:shapes="_x0000_i1070"> ток <shape id="_x0000_i1071" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image075.wmz» o:><img width=«63» height=«33» src=«dopb102605.zip» v:shapes="_x0000_i1071">.
Преобразуем выражение (4.6) так, чтобы выразить зависимость тока <shape id="_x0000_i1072" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image077.wmz» o:><img width=«17» height=«30» src=«dopb102606.zip» v:shapes="_x0000_i1072">от тока базы <shape id="_x0000_i1073" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image079.wmz» o:><img width=«22» height=«31» src=«dopb102607.zip» v:shapes="_x0000_i1073">Заменим <shape id="_x0000_i1074" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image081.wmz» o:><img width=«22» height=«31» src=«dopb102608.zip» v:shapes="_x0000_i1074">, суммой<shape id="_x0000_i1075" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image083.wmz» o:><img width=«157» height=«34» src=«dopb102609.zip» v:shapes="_x0000_i1075">: где: <shape id="_x0000_i1076" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image077.wmz» o:><img width=«17» height=«30» src=«dopb102606.zip» v:shapes="_x0000_i1076"> — ток коллектора
<shape id="_x0000_i1077" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image085.wmz» o:><img width=«152» height=«30» src=«dopb102610.zip» v:shapes="_x0000_i1077"> <shape id="_x0000_i1078" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image079.wmz» o:><img width=«22» height=«31» src=«dopb102607.zip» v:shapes="_x0000_i1078">-ток базы
<shape id="_x0000_i1079" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image081.wmz» o:><img width=«22» height=«31» src=«dopb102608.zip» v:shapes="_x0000_i1079">-ток эмиттера
Рис. 4-4. Токи в транзисторе
Решим уравнение <shape id="_x0000_i1080" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image087.wmz» o:><img width=«152» height=«30» src=«dopb102610.zip» v:shapes="_x0000_i1080"> относительно <shape id="_x0000_i1081" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image077.wmz» o:><img width=«17» height=«31» src=«dopb102611.zip» v:shapes="_x0000_i1081"> .
Тогда получим:
<shape id="_x0000_i1082" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image089.wmz» o:><img width=«139» height=«46» src=«dopb102612.zip» v:shapes="_x0000_i1082">
Обозначим:
<shape id="_x0000_i1083" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image091.wmz» o:><img width=«71» height=«46» src=«dopb102613.zip» v:shapes="_x0000_i1083"> и <shape id="_x0000_i1084" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image093.wmz» o:><img width=«85» height=«45» src=«dopb102614.zip» v:shapes="_x0000_i1084">
и напишем окончательное выражение
<shape id="_x0000_i1085" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image095.wmz» o:><img width=«117» height=«30» src=«dopb102615.zip» v:shapes="_x0000_i1085"> (4.7)
Здесь <shape id="_x0000_i1086" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image097.wmz» o:><img width=«24» height=«32» src=«dopb102616.zip» v:shapes="_x0000_i1086"> является коэффициентом передачи тока базы и составляет десятки единиц. Например, если <shape id="_x0000_i1087" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image099.wmz» o:><img width=«24» height=«23» src=«dopb102617.zip» v:shapes="_x0000_i1087"> = 0,95, то
<imagedata src=«22755.files/image101.wmz» o:><img width=«265» height=«57» src=«dopb102618.zip» v:shapes="_x0000_i1088">
а если коэффициент <shape id="_x0000_i1089" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image103.wmz» o:><img width=«24» height=«23» src=«dopb102617.zip» v:shapes="_x0000_i1089"> = 0,99, т. е. увеличился на 0,04, то
<imagedata src=«22755.files/image104.wmz» o:><img width=«200» height=«57» src=«dopb102619.zip» v:shapes="_x0000_i1090">
т. е. <shape id="_x0000_i1091" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image106.wmz» o:><img width=«24» height=«32» src=«dopb102616.zip» v:shapes="_x0000_i1091"> увеличивается в 5 с лишним раз!
Таким образом, незначительные изменения <shape id="_x0000_i1092" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image107.wmz» o:><img width=«24» height=«23» src=«dopb102617.zip» v:shapes="_x0000_i1092"> приводят к большим изменениям <shape id="_x0000_i1093" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image108.wmz» o:><img width=«24» height=«32» src=«dopb102616.zip» v:shapes="_x0000_i1093">. Коэффициент <shape id="_x0000_i1094" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image109.wmz» o:><img width=«24» height=«32» src=«dopb102616.zip» v:shapes="_x0000_i1094"> так же, как и <shape id="_x0000_i1095" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image110.wmz» o:><img width=«24» height=«23» src=«dopb102617.zip» v:shapes="_x0000_i1095">, относится к важным параметрам транзистора. Если известен <shape id="_x0000_i1096" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image111.wmz» o:><img width=«24» height=«32» src=«dopb102616.zip» v:shapes="_x0000_i1096"> то можно всегда определить <shape id="_x0000_i1097" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image112.wmz» o:><img width=«24» height=«23» src=«dopb102617.zip» v:shapes="_x0000_i1097"> по формуле
<imagedata src=«22755.files/image113.wmz» o:><img width=«73» height=«48» src=«dopb102620.zip» v:shapes="_x0000_i1098"> (4.8)
Ток <shape id="_x0000_i1099" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image115.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102621.zip» v:shapes="_x0000_i1099"> называют начальным сквозным током, так как он протекает сквозь весь транзистор (через три его области и через оба n-p-перехода) в том случае, если <shape id="_x0000_i1100" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image117.wmz» o:><img width=«49» height=«30» src=«dopb102622.zip» v:shapes="_x0000_i1100">, т. е. оборван провод базы. Действительно, из уравнения (4.7) при <shape id="_x0000_i1101" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image119.wmz» o:><img width=«49» height=«30» src=«dopb102622.zip» v:shapes="_x0000_i1101">получаем <shape id="_x0000_i1102" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image120.wmz» o:><img width=«69» height=«29» src=«dopb102623.zip» v:shapes="_x0000_i1102">. Этот ток составляет десятки или сотни микроампер и значительно превосходит начальный ток коллектора <shape id="_x0000_i1103" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image122.wmz» o:><img width=«25» height=«32» src=«dopb102624.zip» v:shapes="_x0000_i1103">.Ток <shape id="_x0000_i1104" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image124.wmz» o:><img width=«137» height=«29» src=«dopb102625.zip» v:shapes="_x0000_i1104">, и, зная, что <shape id="_x0000_i1105" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image126.wmz» o:><img width=«65» height=«41» src=«dopb102626.zip» v:shapes="_x0000_i1105">, нетрудно найти <shape id="_x0000_i1106" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image128.wmz» o:><img width=«127» height=«29» src=«dopb102627.zip» v:shapes="_x0000_i1106">. А так как <shape id="_x0000_i1107" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image130.wmz» o:><img width=«69» height=«32» src=«dopb102628.zip» v:shapes="_x0000_i1107">, то
<shape id="_x0000_i1108" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image132.wmz» o:><img width=«99» height=«34» src=«dopb102629.zip» v:shapes="_x0000_i1108"> (4.9)
Значительный ток <shape id="_x0000_i1109" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image134.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102621.zip» v:shapes="_x0000_i1109"> объясняется тем, что некоторая небольшая часть напряжения <shape id="_x0000_i1110" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image135.wmz» o:><img width=«34» height=«29» src=«dopb102630.zip» v:shapes="_x0000_i1110"> приложена к эмиттерному переходу в качестве прямого напряжения. Вследствие этого возрастает ток эмиттера, а он в данном случае и является сквозным током.
При значительном повышении напряжения <shape id="_x0000_i1111" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image137.wmz» o:><img width=«34» height=«29» src=«dopb102630.zip» v:shapes="_x0000_i1111">, ток <shape id="_x0000_i1112" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image138.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102621.zip» v:shapes="_x0000_i1112"> резко возрастает и происходит электрический пробой. Следует отметить, что если <shape id="_x0000_i1113" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image139.wmz» o:><img width=«34» height=«29» src=«dopb102630.zip» v:shapes="_x0000_i1113">, не слишком мало, при обрыве цепи базы иногда в транзисторе может наблюдаться быстрое, лавинообразное увеличение тока, приводящее к перегреву и выходу транзистора из строя (если в цепи коллектора нет резистора, ограничивающего возрастание тока). В этом случае происходит следующий процесс: часть напряжения <shape id="_x0000_i1114" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image140.wmz» o:><img width=«34» height=«29» src=«dopb102630.zip» v:shapes="_x0000_i1114">, действующая на эмиттерном переходе, увеличивает ток <shape id="_x0000_i1115" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image141.wmz» o:><img width=«16» height=«29» src=«dopb102631.zip» v:shapes="_x0000_i1115">, и равный ему ток <shape id="_x0000_i1116" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image143.wmz» o:><img width=«16» height=«28» src=«dopb102632.zip» v:shapes="_x0000_i1116">, на коллекторный переход поступает больше носителей, его сопротивление и напряжение на нем уменьшаются и за счет этого возрастает напряжение на эмиттерном переходе, что приводит к еще большему увеличению тока, и т. д. Чтобы этого не произошло, при эксплуатации транзисторов запрещается разрывать цепь базы, если не выключено питание цепи коллектора. Надо также сначала включить питание цепи базы, а потом цепи коллектора, но не наоборот.
Если надо измерить ток <shape id="_x0000_i1117" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image145.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102621.zip» v:shapes="_x0000_i1117">, то в цепь коллектора обязательно включают ограничительный резистор и производят измерение при разрыве провода базы.
3. Статические характеристики биполярного транзистора.
Схема с общей базой
В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входного и выходного сигналов, различают три схемы включения транкзистора: общей базой (ОБ) с общим эмиттером (ОЭ)и с общим коллектором (ОК).
<imagedata src=«22755.files/image146.png» o:><img width=«257» height=«141» src=«dopb102633.zip» v:shapes="_x0000_s1029">
r эо r ко
rБо
E1 E2
Рис. 5
Входные характеристики транзисторов в схеме с общей базой <shape id="_x0000_i1118" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image148.wmz» o:><img width=«99» height=«30» src=«dopb102634.zip» v:shapes="_x0000_i1118"> при <shape id="_x0000_i1119" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image150.wmz» o:><img width=«103» height=«31» src=«dopb102635.zip» v:shapes="_x0000_i1119"> определяются зависимостью (5):
<shape id="_x0000_i1120" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image152.wmz» o:><img width=«290» height=«36» src=«dopb102636.zip» v:shapes="_x0000_i1120"> (5)
При большом обратном напряжении коллектора (<shape id="_x0000_i1121" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image154.wmz» o:><img width=«87» height=«28» src=«dopb102637.zip» v:shapes="_x0000_i1121">) ток мало зависит от коллекторного напряжения. На рис. 5-1, а показаны реальные входные характеристики кремневого транзистора. Они соответствуют теоретической зависимости (5.1), подтверждается и вывод о слабом влиянии коллекторного напряжения на ток эмиттера.
<imagedata src=«dopb102638.zip» o:><img width=«604» height=«304» src=«dopb102638.zip» v:shapes="_x0000_i1122">
Рис 5-1
Входная статическая характеристика при UКБ = 0 (нулевая) подобна обычной характеристике полупроводникового диода, включенного в прямом направлении. При подаче отрицательного коллекторного напряжения входная характеристика смещается влево. Это свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи. Обратная связь возникает в основном из-за сопротивления базы. В схеме с ОБ сопротивление базы является общим для входной и выходной цепей.
При подаче или увеличении коллекторного напряжения появляется или увеличивается IКБo. Кроме этого уменьшается Iэ.рек, так как при увеличении коллекторного напряжения происходит расширение коллекторного перехода и ширина базы уменьшается. Поэтому напряжение Uэб, приложенное к эмиттеру, при увеличении Uкб возрастает, что и объясняет увеличение тока эмиттера и смещение влево входной статической характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой.
Выходные, или коллекторные, статические характеристики представляют собой зависимости Ik = f(Uкб) при Iэ=const. Несмотря на то, что напряжение на коллекторе для транзистора p-n-р отрицательно, характеристики для удобства принято изображать в положительных осях координат. Нулевая выходная характеристика (IЭ = 0) является обычной характеристикой диода, включенного в обратном направлении. Увеличение тока эмиттера ведет к сдвигу выходной характеристики.
Как известно, при появлении тока эмиттера ток коллектора увеличивается на величину IK = αIэ ~Iэ. Ток IK можно рассматривать как искусственно созданный дополнительный ток неосновных носителей коллекторного перехода.
Поэтому на основании формулы (5.1), где I0= Ik, можно утверждать, что любая выходная характеристика транзистора с (ОБ) представляет собой ВАХ полупроводникового диода, смещенную по оси обратного тока на величину Iк.
<imagedata src=«dopb102639.zip» o:><img width=«292» height=«25» src=«dopb102639.zip» v:shapes="_x0000_i1123"> (5.1)
Начальная область входных характеристик, построенная в соответствии с теоретической зависимостью (5.1), показана на рис.(5-1 а) крупным масштабом (в окружности). Отмечены токи I11 и I12, а также эмиттерный ток закрытого транзистора.
<line id="_x0000_s1030" from=«753.85pt,-29.5pt» to=«753.85pt,566.65pt» o:allowincell=«f» strokeweight=«2.15pt»><img width=«4» height=«798» src=«dopb102640.zip» v:shapes="_x0000_s1030"> Входные характеристики кремниевого транзистора показаны на pиc. 5-1, б. Они смещены от нуля в сторону прямых напряжений; как и у кремниевого диода, смещение равно 0,6—0,7 В. По отношению к входным характеристикам германиевого транзистора смещение составляет 0,4 В.
Выходные характеристики.
Теоретические выходные характеристики транзистора в схеме с общей базой <shape id="_x0000_i1124" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image159.wmz» o:><img width=«120» height=«28» src=«dopb102641.zip» v:shapes="_x0000_i1124">при IЭ=const определяются зависимостью (5.2):
<shape id="_x0000_i1125" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image161.wmz» o:><img width=«187» height=«30» src=«dopb102642.zip» v:shapes="_x0000_i1125"> (5.2)
Они представлены на рис. 5-2, а. Вправо по горизонтальной оси принято откладывать рабочее, т. е. обратное, напряжение коллектора (отрицательное для транзисторов типа р-n-р и положительное для транзисторов типа n-р-n). Значения протекающего при этом тока коллектора откладывают по вертикальной оси вверх. Такой выбор осей координат выгоден тем, что область характеристик, соответствующая рабочим режимам, располагается при этом в первом квадранте, что удобно для расчетов.
Если ток эмиттера равен нулю, то зависимость<shape id="_x0000_i1126" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image163.wmz» o:><img width=«115» height=«27» src=«dopb102643.zip» v:shapes="_x0000_i1126">представляет собой характеристику электронно-дырочного перехода: в цепи коллектора протекает небольшой собственный обратный ток IКо.
При прямом напряжении коллектора ток изменяет направление и резко возрастает — открывается коллекторный переход (в целях наглядности на рис. 5-2 для положительных напряжений взят более крупный масштаб).
<imagedata src=«22755.files/image165.jpg» o: gain=«297891f» blacklevel="-15728f"><img width=«534» height=«299» src=«dopb102644.zip» v:shapes="_x0000_i1127">
Рис 5-2
<shape id="_x0000_s1031" type="#_x0000_t75" o:allowoverlap=«f»><imagedata src=«22755.files/image167.png» o: gain=«6.25» blacklevel="-19660f"><img width=«232» height=«182» src=«dopb102645.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1031">Если же в цепи эмиттера создан некоторый ток Iэ, то уже при нулевом напряжении коллектора в его цепи в соответствии протекает ток Iк=<shape id="_x0000_i1128" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image169.wmz» o:><img width=«16» height=«15» src=«dopb102646.zip» v:shapes="_x0000_i1128">I’э обусловленный инжекцией дырок из эмиттера. Поскольку этот ток вызывается градиентом концентрации дырок в базе, для его поддержания коллекторного напряжения не требуется. Рис 5-3
При подаче на коллектор обратного напряжения ток его несколько возрастает за счет появления собственного тока коллекторного перехода IКБ0и некоторого увеличения коэффициента переноса v, вызванного уменьшением толщины базы.
продолжение
--PAGE_BREAK--При подаче на коллектор прямого напряжения появляется прямой ток коллекторного перехода. Так как он течет навстречу току инжекции <shape id="_x0000_i1129" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image171.wmz» o:><img width=«20» height=«18» src=«dopb102647.zip» v:shapes="_x0000_i1129">Iэ, то результирующий ток в цепи коллектора с ростом прямого напряжения до величины UK0 быстро уменьшается до нуля, затем при дальнейшем повышении прямого напряжения коллектора приобретает обратное направление и начинает быстро возрастать.
Если увеличить ток эмиттера до значения <shape id="_x0000_i1130" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image173.wmz» o:><img width=«24» height=«30» src=«dopb102648.zip» v:shapes="_x0000_i1130">, то характеристика <shape id="_x0000_i1131" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image175.wmz» o: gain=«112993f» blacklevel="-11796f"><img width=«98» height=«31» src=«dopb102649.zip» v:shapes="_x0000_i1131">сместится пропорционально вверх на величину <shape id="_x0000_i1132" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image177.wmz» o:><img width=«123» height=«34» src=«dopb102650.zip» v:shapes="_x0000_i1132">
На рис. 5-2, б представлены реальные выходные характеристики транзистора КТ3107, они имеют такой же вид, как и теоретические, с учетом поправок.
Коэффициент передачи тока эмиттера. Как показывает опыт, коэффициент передачи тока зависит от величины тока эмиттера (рис. 5-)
С ростом тока эмиттера увеличивается напряженность внутреннего поля базы, движение дырок на коллектор становится более направленным, в результате уменьшаются рекомбинационные потери на поверхности базы, возрастает коэффициент переноса <shape id="_x0000_i1133" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image179.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102651.zip» v:shapes="_x0000_i1133">, а следовательно, и <shape id="_x0000_i1134" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image181.wmz» o:><img width=«22» height=«20» src=«dopb102652.zip» v:shapes="_x0000_i1134">. При дальнейшем увеличении тока эмиттера снижается коэффициент инжекции и растут потери на объемную рекомбинацию, поэтому коэффициент передачи тока <shape id="_x0000_i1135" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image183.wmz» o:><img width=«22» height=«20» src=«dopb102652.zip» v:shapes="_x0000_i1135"> начинает уменьшаться.
В целом зависимость коэффициента передачи тока <shape id="_x0000_i1136" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image183.wmz» o:><img width=«22» height=«21» src=«dopb102597.zip» v:shapes="_x0000_i1136"> от тока эмиттера в маломощных транзисторах незначительна, в чем можно убедиться, обратив внимание на масштаб по вертикальной оси рис.(5-3).
В транзисторах, работающих при высокой плотности тока, наблюдается значительное падение напряжения вдоль базы, обусловленное током базы; в результате напряжение в точках эмиттерного перехода, удаленных от вывода базы, оказывается заметно меньшим, чем в близлежащих. Поэтому эмиттерный ток концентрируется по периметру эмиттера ближе к выводу базы, эффективная площадь эмиттера получается меньше, чем при равномерной инжекции, и коэффициент <shape id="_x0000_i1137" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image183.wmz» o:><img width=«24» height=«22» src=«dopb102653.zip» v:shapes="_x0000_i1137"> быстро надает с ростом тока эмиттера.
Для ослабления указанного явления<line id="_x0000_s1032" from=«749.5pt,-11.9pt» to=«749.5pt,325.8pt» o:allowincell=«f» strokeweight=«2.15pt»><img width=«4» height=«454» src=«dopb102654.zip» v:shapes="_x0000_s1032"><line id="_x0000_s1033" from=«767.9pt,4.3pt» to=«767.9pt,191.85pt» o:allowincell=«f» strokeweight=".35pt"><img width=«2» height=«252» src=«dopb102655.zip» v:shapes="_x0000_s1033"><line id="_x0000_s1034" from=«748.1pt,308.9pt» to=«748.1pt,541.8pt» o:allowincell=«f» strokeweight=«2.15pt»><img width=«3» height=«314» src=«dopb102656.zip» v:shapes="_x0000_s1034"> применяют электроды, имеющие высокое отношение длины периметра к площади: кольцевые и гребенчатые.
Схема с общим эмиттером
Ранее были рассмотрены статические характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой, когда общая точка входной и выходной цепей находится на базовом электроде. Другой распространенной схемой включения транзистора является схема с общим эмиттером, в которой общая точка входной и выходной цепей соединена (рис. 5-4).
Входным напряжением в схеме с общим эмиттером является напряжение базы <shape id="_x0000_i1138" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image188.wmz» o:><img width=«36» height=«30» src=«dopb102657.zip» v:shapes="_x0000_i1138"> измеряемое относительно эмиттерного электрода. Для того чтобы эмиттерный переход был открыт, напряжение базы должно быть отрицательным (рассматривается транзистор типа р-n-р).
Выходным напряжением в схеме с общим эмиттером является напряжение коллектора <shape id="_x0000_i1139" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image190.wmz» o:><img width=«38» height=«30» src=«dopb102658.zip» v:shapes="_x0000_i1139">измеряемое относительно эмиттерного электрода. Для того чтобы коллекторный переход был закрыт, напряжение коллектора должно быть большим по величине, чем прямое напряжение базы.
Отметим, что в схеме с общим эмиттером в рабочем режиме, когда транзистор открыт, полярность источников питания базы и коллектора одинакова.
<imagedata src=«22755.files/image192.png» o:><img width=«266» height=«166» src=«dopb102659.zip» v:shapes="_x0000_s1035">
r Бо r ко
rэо
E1 E2
Рис. 5-4
Входные характеристики. Входные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером представляют собой зависимость тока базы от напряжения <shape id="_x0000_i1140" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image194.wmz» o: gain=«112993f» blacklevel="-11796f"><img width=«103» height=«31» src=«dopb102660.zip» v:shapes="_x0000_i1140"> при <shape id="_x0000_i1141" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image196.wmz» o: gain=«112993f» blacklevel="-11796f"><img width=«100» height=«31» src=«dopb102661.zip» v:shapes="_x0000_i1141">;
Ток коллектора равен: Iк= Iкбо + h21БIэ
Исключив ток эмиттера, получим:
Iк= Iкбо / (1+ h21Б) – h21Б / (1+ h21Б)*IБ (5.4)
Первый член называется обратным током коллектор – эмиттер при токе базы =0, т. е. разомкнутой базе.Этот ток обозначают Iкэо. Таким образом:
Iкэо = Iкбо / (1+ h21Б) (5.5)
Так как коофичент h21Б отрицателен, а по абсолютной величине очень близок к единице и может достигать 0,980 — 0,995, ток Iкэо в 50-200 раз больше тока Iкбо.
Множитель при втором члене в уравнении (5.4) является коофицинтом передачи тока в схеме с ОЭ в режиме больших сигналов:
h21Э =- h21Б /(1+ h21Б) (5.6)
Выразим коофицент h21Б через токи Iк, Iэ, и IкБо:
h21Б =-( Iк – IкБо )/ Iэ (5.7)
Подставив это выражение в уравнение (5.6), получим:
h21Э =( Iк – IкБо)/( IБ + IкБо) (5.8)
Когда ток коллектора Iк велик по сравнению с током IкБо,
h21Э ≈ Iк / IБ (5.9)
В реальном транзисторе добавляются токи утечки и термотоки переходов, поэтому обратный ток базы закрытого транзистора
<shape id="_x0000_i1142" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image198.wmz» o:><img width=«252» height=«29» src=«dopb102662.zip» v:shapes="_x0000_i1142"> (5.10)
Входные характеристики транзистора показаны на рис. 5-5. При обратном напряжении базы и коллектора, т. е. в закрытом транзисторе, согласно выражению (5.10), ток базы <shape id="_x0000_i1143" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image200.wmz» o:><img width=«39» height=«29» src=«dopb102663.zip» v:shapes="_x0000_i1143"> является в основном собственным током коллекторного перехода <shape id="_x0000_i1144" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image202.wmz» o:><img width=«37» height=«29» src=«dopb102664.zip» v:shapes="_x0000_i1144">. Поэтому при уменьшении обратного напряжения базы до нуля ток базы сохраняет свою величину: <shape id="_x0000_i1145" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image204.wmz» o:><img width=«88» height=«29» src=«dopb102665.zip» v:shapes="_x0000_i1145">.
При подаче прямого напряжения на базу открывается эмиттерный переход и в цепи базы появляется рекомбинационная составляющая тока <shape id="_x0000_i1146" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image206.wmz» o:><img width=«75» height=«29» src=«dopb102666.zip» v:shapes="_x0000_i1146">. Ток базы в этом режиме в соответствии с выражением <shape id="_x0000_i1147" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image208.wmz» o:><img width=«166» height=«29» src=«dopb102667.zip» v:shapes="_x0000_i1147">; при увеличении прямого напряжения он уменьшается вначале до нуля, а затем изменяет направление и возрастает почти экспоненциально.
<imagedata src=«22755.files/image210.png» o: gain=«126031f» blacklevel="-7864f"><img width=«618» height=«253» src=«dopb102668.zip» v:shapes="_x0000_i1148">
Рис 5-5 Рис 5-6
Когда на коллектор подано большое обратное напряжение, оно оказывает незначительное влияние на входные характеристики транзистора. Как видно из рис. 5-5, при увеличении обратного напряжения коллектора входная характеристика лишь слегка смещается вниз, что объясняется увеличением тока поверхностной проводимости коллекторного перехода и термотока.
При напряжении коллектора, равном нулю, ток во входной цепи значительно возрастает по сравнению с рабочим режимом <shape id="_x0000_i1149" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image212.wmz» o:><img width=«68» height=«29» src=«dopb102669.zip» v:shapes="_x0000_i1149">, потому что прямой ток базы в данном случае проходит через два параллельно включенных перехода— коллекторный и эмиттерный. В целом уравнение (5.12) достаточно точно описывает входные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером, но для кремниевых транзисторов лучшее совпадение получается, если <shape id="_x0000_i1150" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image214.wmz» o:><img width=«67» height=«23» src=«dopb102670.zip» v:shapes="_x0000_i1150">.
Коэффициент передачи тока базы. Найдем зависимость тока коллектора от тока базы с помощью выражений:
<shape id="_x0000_i1151" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image216.wmz» o:><img width=«285» height=«29» src=«dopb102671.zip» v:shapes="_x0000_i1151">,
<line id="_x0000_s1036" from=«747pt,-22.3pt» to=«747pt,558.75pt» o:allowincell=«f» strokeweight=«1.8pt»><img width=«4» height=«778» src=«dopb102672.zip» v:shapes="_x0000_s1036">или <shape id="_x0000_i1152" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image219.wmz» o:><img width=«210» height=«49» src=«dopb102673.zip» v:shapes="_x0000_i1152"> (5.12)
Величина <shape id="_x0000_i1153" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image221.wmz» o:><img width=«80» height=«49» src=«dopb102674.zip» v:shapes="_x0000_i1153"> (5.13)
называется коэффициентом передачи тока базы. Поскольку коэффициент передачи тока эмиттера <shape id="_x0000_i1154" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image223.wmz» o:><img width=«16» height=«15» src=«dopb102646.zip» v:shapes="_x0000_i1154"> близок к единице, значение <shape id="_x0000_i1155" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image224.wmz» o:><img width=«16» height=«21» src=«dopb102675.zip» v:shapes="_x0000_i1155"> обычно лежит в пределах от 10 до 1000 и более.
Коэффициент передачи тока базы существенно зависит и от тока эмиттера (рис. 5-6). С ростом тока эмиттера коэффициент передачи тока базы вначале повышается вследствие увеличения напряженности внутреннего поля базы, ускоряющего перенос дырок через базу к коллектору и этим уменьшающего рекомбинационные потери на поверхности базы.
При значительной величине тока эмиттера коэффициент передачи тока базы <shape id="_x0000_i1156" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image224.wmz» o:><img width=«16» height=«21» src=«dopb102675.zip» v:shapes="_x0000_i1156"> начинает падать за счет снижения коэффициента инжекции, уменьшения эффективной площади эмиттера и увеличения рекомбинационных потерь в объеме базы.
Перечисленные причины обусловливают, как указывалось, небольшую зависимость коэффициента передачи тока эмиттера а от тока эмиттера Iэ (см. рис.5-3). Но коэффициент передачи тока базы <shape id="_x0000_i1157" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image224.wmz» o:><img width=«16» height=«21» src=«dopb102675.zip» v:shapes="_x0000_i1157"> при изменении тока эмиттера может изменяться в несколько раз, поскольку в выражении (5.13) в знаменателе стоит разность близких величин <shape id="_x0000_i1158" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image226.wmz» o:><img width=«36» height=«19» src=«dopb102676.zip» v:shapes="_x0000_i1158">.
Введя обозначение для коэффициента передачи тока базы <shape id="_x0000_i1159" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image224.wmz» o:><img width=«16» height=«21» src=«dopb102675.zip» v:shapes="_x0000_i1159"> в выражение (5.12), получим основное уравнение, определяющее связь между токами коллектора и базы в схеме с общим эмиттером:
<shape id="_x0000_i1160" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image228.wmz» o:><img width=«179» height=«29» src=«dopb102677.zip» v:shapes="_x0000_i1160"> (5.14)
Выходные характеристики. Выходные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером <shape id="_x0000_i1161" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image230.wmz» o: gain=«112993f» blacklevel="-11796f"><img width=«106» height=«31» src=«dopb102678.zip» v:shapes="_x0000_i1161"> при <shape id="_x0000_i1162" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image232.wmz» o: gain=«112993f» blacklevel="-11796f"><img width=«92» height=«29» src=«dopb102679.zip» v:shapes="_x0000_i1162"> определяются соотношением (5.14) и изображены на рис. 5-7. Минимально возможная величина коллекторного тока получается в том случае, когда закрыты оба перехода — и коллектора базы в этом случае согласно выражению (5.10)
<imagedata src=«22755.files/image234.png» o:><img width=«597» height=«263» src=«dopb102680.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1037"> <shape id="_x0000_i1163" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image236.wmz» o:><img width=«264» height=«29» src=«dopb102681.zip» v:shapes="_x0000_i1163"> (5.15)
где <shape id="_x0000_i1164" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image238.wmz» o:><img width=«42» height=«31» src=«dopb102682.zip» v:shapes="_x0000_i1164"> — ток эмиттера закрытого транзистора. Рис. 5-7
Ток коллектора закрытого транзистора в соответствии с выражениями (5.14) и (5.15)
<shape id="_x0000_i1165" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image240.wmz» o:><img width=«272» height=«29» src=«dopb102683.zip» v:shapes="_x0000_i1165"> (5.16)
Ввиду малости тока <shape id="_x0000_i1166" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image242.wmz» o:><img width=«38» height=«30» src=«dopb102684.zip» v:shapes="_x0000_i1166">эта характеристика не видна, она совпадает с осью напряжений.
При токе базы, равном нулю, что имеет место при небольшом прямом напряжении базы, когда рекомбинационная составляющая тока базы <shape id="_x0000_i1167" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image244.wmz» o:><img width=«65» height=«27» src=«dopb102685.zip» v:shapes="_x0000_i1167"> равна обратному току коллекторного перехода <shape id="_x0000_i1168" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image242.wmz» o:><img width=«38» height=«30» src=«dopb102684.zip» v:shapes="_x0000_i1168">. коллекторный ток в соответствии с выражением (5.14)
<shape id="_x0000_i1169" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image246.wmz» o:><img width=«145» height=«30» src=«dopb102686.zip» v:shapes="_x0000_i1169"> (5.17)
С ростом коллекторного напряжения заметно увеличение этого тока вследствие увеличения коэффициента передачи тока базы <shape id="_x0000_i1170" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image224.wmz» o:><img width=«16» height=«21» src=«dopb102675.zip» v:shapes="_x0000_i1170">.
При токе базы <shape id="_x0000_i1171" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image248.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102687.zip» v:shapes="_x0000_i1171"> выходная характеристика транзистора смещается вверх на величину <shape id="_x0000_i1172" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image250.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102688.zip» v:shapes="_x0000_i1172">. Соответственно выше идут характеристики при больших токах базы <shape id="_x0000_i1173" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image252.wmz» o:><img width=«25» height=«28» src=«dopb102689.zip» v:shapes="_x0000_i1173">,<shape id="_x0000_i1174" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image254.wmz» o:><img width=«28» height=«28» src=«dopb102690.zip» v:shapes="_x0000_i1174"> и т. д. Ввиду зависимости коэффициента передачи тока базы от тока эмиттера расстояние по вертикали между характеристиками не остается постоянным: вначале оно возрастает, а затем уменьшается.
При снижении коллекторного напряжения до величины, меньшей напряжения базы, открывается коллекторный переход, что должно было бы повлечь за собой увеличение тока базы, но по условию он должен быть постоянным. Для поддержания тока базы на заданном уровне приходится снижать напряжение базы, что сопровождается уменьшением токов эмиттера и коллектора, поэтому выходные характеристики при <shape id="_x0000_i1175" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image256.wmz» o:><img width=«103» height=«33» src=«dopb102691.zip» v:shapes="_x0000_i1175"> имеют резкий спад. Транзистор переходит в режим насыщения, при котором неосновные носители заряда инжектируются в базу не только эмиттерным, но и коллекторным переходом<line id="_x0000_s1038" from=«733.7pt,-7.2pt» to=«733.7pt,565.55pt» o:allowincell=«f» strokeweight=«2.5pt»><img width=«4» height=«768» src=«dopb102692.zip» v:shapes="_x0000_s1038"> Эффективность управления коллекторным током при этом существенно снижается, коэффициент передачи тока <shape id="_x0000_i1176" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image259.wmz» o:><img width=«20» height=«26» src=«dopb102693.zip» v:shapes="_x0000_i1176"> базы резко уменьшается.
Как показано на рис. 5-7 крупным масштабом в окружности, выходная характеристика при наличии тока базы не проходит через начало координат.
При очень напряжениях Uкэ наблюдается резкое падение коллекторного тока с уменьшением напряжения Uкэ и независимость тока коллектора от тока базы. При этом транзистор входит в режим насыщения, который характеризуется тем, что при малых напряжениях коллектор – эмиттер оба p-n перехода, как эмитерный, так и коллекторный, оказываются смещены в прямом направлении.
Отметим, что напряжение Uкэ, при котором наступает насыщение, очень невелико у кремниевого транзистора. Например, напряжение насыщения Uкэ может быть равным=-0,2(В) при UБэ=-0,9(В) и UкБ=+0,7(В) и только при очень больших токах базы и коллектора напряжение насыщения Uкэ нас=0,5-1В
Для расчета транзисторных схем иногда применяют выходные характеристики, снятые при постоянном напряжении базы. Они отличаются от рассмотренных характеристик, снимаемых при постоянном токе базы, большей неравномерностью расстояний по вертикали между соседними характеристиками, обусловленной экспоненциальной зависимостью между напряжением и током базы.
Схема с общим коллектором. (Эмиттерный повторитель)
На рис.(5.8) показана схема с общим коллектором (ОК).
<imagedata src=«22755.files/image261.png» o:><img width=«467» height=«342» src=«dopb102694.zip» v:shapes="_x0000_s1039">
RБ Rк
Rr C VT
Сэ
U п
Rэ Rн
Рис.(5-8)
Схема называется эмитерным повторителем, так как напряжение на эмиттере по полярности совподает с напряжением на входе и близко к нему по значению.
Если сопротивление нагрузки мало и выполняется условие h22э │Rн│«1 (5.18) в этом случае можно принебречь не только током цепи h22э, но и ЭДС генератора h22э Uкэ.
Коэффициент передачи тока. В соответствии с эквивалентной схемой коэффициент передачи тока КI=-Iэ/IБ=( IБ+ h21эIБ)/ IБ= h21э +1 (5.19)
Выходное сопративление. Ток эмиттера Iэ =-( IБ + h21эIБ)=-(1+ h21э) IБ. (5.20)
Выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от сопротивления генератора и мало, когда сопротивление генератора мало по сравнению с h11э. Малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя является его ценным свойством. Благодаря этому свойству его выходное сопротивление эквивалентно генератору напряжения, которое мало изменяется при изменении сопротивления нагрузки.
4. Анализ эквивалентных схем биполярного транзистора.
<imagedata src=«22755.files/image263.png» o:><img width=«320» height=«219» src=«dopb102695.zip» v:shapes="_x0000_s1040">Все параметры можно разделить на собственные (или первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства самого транзистора независимо от схемы его включения, а вторичные параметры для различных схем включения различны.
ά Іэ
r эо r ко
rБо
E1 E2
Рис. 6-1. Эквивалентная Т-образная схема транзистора в схеме с ОБ.
В качестве собственных параметров помимо знакомого нам коэффициента усиления по току <shape id="_x0000_i1177" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image265.wmz» o:><img width=«25» height=«23» src=«dopb102696.zip» v:shapes="_x0000_i1177"> принимают некоторые сопротивления в соответствии с эквивалентной схемой транзистора для переменного тока (рис. 6-1). Эта схема, называемая Т-образной, отображает электрическую структуру транзистора и учитывает его усилительные свойства. Как в этой, так и в других эквивалентных схемах следует подразумевать, что на вход включается источник усиливаемых колебаний, создающий входное напряжение с амплитудой <shape id="_x0000_i1178" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image267.wmz» o:><img width=«25» height=«29» src=«dopb102697.zip» v:shapes="_x0000_i1178">, а на выход — нагрузка RH. Здесь и в дальнейшем для переменных токов и напряжений будут, как правило, указаны их амплитуды. Во многих случаях они могут быть заменены действующими, а иногда и мгновенными значениями.
Основными первичными параметрами являются сопротивления <shape id="_x0000_i1179" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image269.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102698.zip» v:shapes="_x0000_i1179">,<shape id="_x0000_i1180" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image271.wmz» o:><img width=«18» height=«29» src=«dopb102699.zip» v:shapes="_x0000_i1180"> и <shape id="_x0000_i1181" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image273.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102700.zip» v:shapes="_x0000_i1181">, г. е. сопротивления эмиттера, коллектора и базы для переменного тока. Сопротивление <shape id="_x0000_i1182" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image275.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102698.zip» v:shapes="_x0000_i1182">, представляет собой сопротивление эмиттерного перехода, к которому добавляется сопротивление эмиттерной области. Подобно этому <shape id="_x0000_i1183" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image276.wmz» o:><img width=«18» height=«29» src=«dopb102699.zip» v:shapes="_x0000_i1183"> является суммой сопротивлений коллекторного перехода и коллекторной области, но последнее очень мало по сравнению с сопротивлением перехода. А сопротивление <shape id="_x0000_i1184" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image277.wmz» o:><img width=«18» height=«30» src=«dopb102700.zip» v:shapes="_x0000_i1184"> есть поперечное сопротивление базы.
В схеме на рис. 6-1, а усиленное переменное напряжение на выходе получается от некоторого эквивалентного генератора, включенного в цепь коллектора; ЭДС этого генератора пропорциональна току эмиттера <shape id="_x0000_i1185" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image278.wmz» o:><img width=«17» height=«30» src=«dopb102593.zip» v:shapes="_x0000_i1185">.
Эквивалентный генератор надо считать идеальным, а роль его внутреннего сопротивления выполняет сопротивление <shape id="_x0000_i1186" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image279.wmz» o:><img width=«18» height=«29» src=«dopb102699.zip» v:shapes="_x0000_i1186">. Как известно. ЭДС любого генератора равна произведению его тока короткого замыкания на внутреннее сопротивление. В данном случае ток короткого замыкания равен <shape id="_x0000_i1187" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image280.wmz» o:><img width=«28» height=«26» src=«dopb102701.zip» v:shapes="_x0000_i1187">, так как <shape id="_x0000_i1188" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image282.wmz» o:><img width=«79» height=«28» src=«dopb102702.zip» v:shapes="_x0000_i1188"> при <shape id="_x0000_i1189" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image284.wmz» o:><img width=«58» height=«29» src=«dopb102703.zip» v:shapes="_x0000_i1189">, т. е. при коротком замыкании на выходе. Таким образом, ЭДС генератора равна <shape id="_x0000_i1190" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image286.wmz» o:><img width=«44» height=«29» src=«dopb102704.zip» v:shapes="_x0000_i1190">.
Вместо генератора ЭДС можно ввести в схему генератор тока. Тогда получается наиболее часто применяемая эквивалентная схема (рис. 6-1, б). В ней генератор тока создает ток, равный <shape id="_x0000_i1191" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image288.wmz» o:><img width=«31» height=«28» src=«dopb102705.zip» v:shapes="_x0000_i1191">. Значения первичных параметров примерно следующие. Сопротивление <shape id="_x0000_i1192" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image290.wmz» o:><img width=«23» height=«36» src=«dopb102706.zip» v:shapes="_x0000_i1192">, составляет десятки Ом, <shape id="_x0000_i1193" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image292.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102707.zip» v:shapes="_x0000_i1193">— сотни Ом, а <shape id="_x0000_i1194" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image294.wmz» o:><img width=«27» height=«32» src=«dopb102708.zip» v:shapes="_x0000_i1194">— сотни килоОм и даже единицы мегаОм. Обычно к трем сопротивлениям в качестве четвертого собственного параметра добавляют еще <shape id="_x0000_i1195" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image296.wmz» o:><img width=«25» height=«24» src=«dopb102709.zip» v:shapes="_x0000_i1195">. Рассмотренная эквивалентная схема транзистора пригодна только для низких частот. На высоких частотах необходимо учитывать еще емкости эмиттерного и коллекторного переходов, что приводит к усложнению схемы.
продолжение
--PAGE_BREAK--
<imagedata src=«22755.files/image298.png» o:><img width=«284» height=«197» src=«dopb102710.zip» v:shapes="_x0000_s1041">
βIБ
r Бо r ко
rэо
E1 E2
Рис. 6-2. Эквивалентная Т-образная схема транзистора, включенного по схеме ОЭ
Эквивалентная схема с генератором тока для транзистора, включенного по схеме ОЭ. показана на рис. 6-2. В ней генератор дает ток <shape id="_x0000_i1196" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image300.wmz» o:><img width=«33» height=«29» src=«dopb102711.zip» v:shapes="_x0000_i1196">, а сопротивление коллекторного перехода по сравнению с предыдущей схемой значительно уменьшилось и равно <shape id="_x0000_i1197" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image302.wmz» o:><img width=«75» height=«29» src=«dopb102712.zip» v:shapes="_x0000_i1197"> или, приближенно <shape id="_x0000_i1198" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image304.wmz» o:><img width=«47» height=«29» src=«dopb102713.zip» v:shapes="_x0000_i1198">если учесть. что <shape id="_x0000_i1199" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image306.wmz» o:><img width=«126» height=«29» src=«dopb102714.zip» v:shapes="_x0000_i1199"> и <shape id="_x0000_i1200" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image308.wmz» o:><img width=«56» height=«28» src=«dopb102715.zip» v:shapes="_x0000_i1200">. Уменьшение сопротивления коллекторного перехода в схеме ОЭ объясняется тем, что в этой схеме некоторая часть напряжения <shape id="_x0000_i1201" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image310.wmz» o:><img width=«46» height=«29» src=«dopb102716.zip» v:shapes="_x0000_i1201"> приложена к эмиттерному переходу и усиливает в нем инжекцию. Вследствие этого значительное число инжектированных носителей приходит к коллекторному, переходу и его сопротивление снижается.
Переход от эквивалентной схемы ОБ к схеме ОЭ можно показать следующим образом. Напряжение, создаваемое любым генератором, равно разности между ЭДС и падением напряжения на внутреннем сопротивлении. Для схемы по рис. 6-1, а это будет
<shape id="_x0000_i1202" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image312.wmz» o:><img width=«134» height=«31» src=«dopb102717.zip» v:shapes="_x0000_i1202">
Заменим здесь <shape id="_x0000_i1203" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image314.wmz» o:><img width=«20» height=«29» src=«dopb102718.zip» v:shapes="_x0000_i1203"> на сумму <shape id="_x0000_i1204" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image316.wmz» o:><img width=«60» height=«31» src=«dopb102719.zip» v:shapes="_x0000_i1204">. Тогда получим
<shape id="_x0000_i1205" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image318.wmz» o:><img width=«405» height=«67» src=«dopb102720.zip» v:shapes="_x0000_i1205">
В этом выражении первое слагаемое <shape id="_x0000_i1206" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image320.wmz» o:><img width=«49» height=«32» src=«dopb102721.zip» v:shapes="_x0000_i1206"> представляет собой ЭДС, а второе слагаемое есть падение напряжения от тока <shape id="_x0000_i1207" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image322.wmz» o:><img width=«20» height=«27» src=«dopb102722.zip» v:shapes="_x0000_i1207"> на сопротивлении <shape id="_x0000_i1208" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image324.wmz» o:><img width=«73» height=«28» src=«dopb102723.zip» v:shapes="_x0000_i1208">, которое является сопротивлением коллекторного перехода. А ток короткого замыкания, создаваемый эквивалентным генератором тока, равен отношению ЭДС к внутреннему сопротивлению, т. е.
<shape id="_x0000_i1209" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image326.wmz» o:><img width=«249» height=«35» src=«dopb102724.zip» v:shapes="_x0000_i1209">
Рассмотренные Т-образные эквивалентные схемы являются приближенными, так как на самом деле эмиттер, база и коллектор соединены друг с другом внутри транзистора не в одной точке. Но тем не менее использование этих схем для решения теоретических и практических задач не дает значительных погрешностей.
5. Н – параметры биполярного транзистора.
В настоящее время основными считаются смешанные (или гибридные) параметры, обозначаемые буквой h или H. Название «смешанные» дано потому, что среди них имеются две относительные величины, одно сопротивление и одна проводимость. Именно h-параметры приводятся во всех справочниках. Параметры системы h удобно измерять. Это весьма важно, так как публикуемые в справочниках параметры являются средними, полученными в результате измерений параметров нескольких транзисторов данного типа. Два из h-параметров определяются при коротком замыкании для переменного тока на выходе, т. е. при отсутствии нагрузки в выходной цепи. В этом случае на выход транзистора подается только постоянное напряжение (U2=const) от источника Е2. Остальные два параметра определяются при разомкнутой для переменного тока входной цепи, т. е. когда во входной цепи имеется только постоянный ток (I1=const), создаваемый источником питания. Условия U2=const и I1=const нетрудно осуществить на практике при измерении h-параметров.
<imagedata src=«22755.files/image328.png» o:><img width=«421» height=«167» src=«dopb102725.zip» v:shapes="_x0000_s1042">
<img width=«51» height=«12» src=«dopb102726.zip» v:shapes="_x0000_s1043"><img width=«51» height=«12» src=«dopb102727.zip» v:shapes="_x0000_s1044"> I1 I2
<img width=«12» height=«72» src=«dopb102728.zip» v:shapes="_x0000_s1045"><img width=«12» height=«72» src=«dopb102728.zip» v:shapes="_x0000_s1046">
U1 U2
Рис. 7-1.
Схема транзистора, представленного в виде активного четырёхполюсника.
В систему h-параметров входят следующие величины.
Входное сопротивление
<shape id="_x0000_i1210" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image333.wmz» o:><img width=«129» height=«32» src=«dopb102729.zip» v:shapes="_x0000_i1210"> при U2=const (7.1)
представляет собой сопротивление транзистора между входными зажимами для переменного входного тока при коротком замыкании на выходе, т. е. при отсутствии выходного переменного напряжения.
При таком условии изменение входного тока <shape id="_x0000_i1211" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image335.wmz» o:><img width=«30» height=«29» src=«dopb102730.zip» v:shapes="_x0000_i1211"> является результатом изменения только входного напряжения <shape id="_x0000_i1212" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image337.wmz» o:><img width=«42» height=«31» src=«dopb102731.zip» v:shapes="_x0000_i1212">. А если бы на выходе было переменное напряжение, то оно за счет обратной связи, существующей в транзисторе, влияло бы на входной ток. В результате входное сопротивление получалось бы различным в зависимости от переменного напряжения на выходе, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления нагрузки RH. Но параметр <shape id="_x0000_i1213" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image339.wmz» o:><img width=«26» height=«28» src=«dopb102732.zip» v:shapes="_x0000_i1213"> должен характеризовать сам транзистор (независимо от RH), и поэтому он определяется при u2 = const, т. е. при RH = 0.
Коэффициент обратной связи по напряжению
<shape id="_x0000_i1214" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image341.wmz» o:><img width=«140» height=«32» src=«dopb102733.zip» v:shapes="_x0000_i1214"> при <shape id="_x0000_i1215" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image343.wmz» o:><img width=«92» height=«32» src=«dopb102734.zip» v:shapes="_x0000_i1215"> (7.2)
показывает, какая доля выходного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие наличия в нем внутренней обратной связи.
Условие <shape id="_x0000_i1216" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image345.wmz» o:><img width=«92» height=«32» src=«dopb102734.zip» v:shapes="_x0000_i1216"> в данном случае подчеркивает, что во входной цепи нет переменного тока, т. е. эта цепь разомкнута для переменного тока, и, следовательно, изменение напряжения на входе <shape id="_x0000_i1217" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image346.wmz» o:><img width=«42» height=«31» src=«dopb102731.zip» v:shapes="_x0000_i1217">, есть результат изменения только выходного напряжения <shape id="_x0000_i1218" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image347.wmz» o:><img width=«46» height=«31» src=«dopb102735.zip» v:shapes="_x0000_i1218">.
Как уже указывалось, в транзисторе всегда есть внутренняя обратная связь за счет того, что электроды транзистора имеют электрическое соединение между собой, и за счет сопротивления базы. Эта обратная связь существует на любой низкой частоте, даже при f=0, т. е. на постоянном токе.
Коэффициент усиления по току (коэффициент передачи тока)
<shape id="_x0000_i1219" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image349.wmz» o:><img width=«123» height=«32» src=«dopb102736.zip» v:shapes="_x0000_i1219"> при U2 = const (7.3)
показывает усиление переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки.
Условие U2 = const, т. е. RH = 0, и здесь задается для того, чтобы изменение выходного тока <shape id="_x0000_i1220" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image351.wmz» o:><img width=«34» height=«28» src=«dopb102737.zip» v:shapes="_x0000_i1220"> зависело только от изменения входного тока <shape id="_x0000_i1221" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image353.wmz» o:><img width=«32» height=«30» src=«dopb102738.zip» v:shapes="_x0000_i1221">. Именно при выполнении такого условия параметр <shape id="_x0000_i1222" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image355.wmz» o:><img width=«28» height=«31» src=«dopb102739.zip» v:shapes="_x0000_i1222"> будет действительно характеризовать усиление тока самим транзистором. Если бы выходное напряжение менялось, то оно влияло бы на выходной ток и по изменению этого тока уже нельзя было бы правильно оценить усиление.
Выходная проводимость
<shape id="_x0000_i1223" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image357.wmz» o:><img width=«136» height=«32» src=«dopb102740.zip» v:shapes="_x0000_i1223"> при <shape id="_x0000_i1224" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image359.wmz» o:><img width=«92» height=«32» src=«dopb102734.zip» v:shapes="_x0000_i1224"> (7.4)
представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.
Ток <shape id="_x0000_i1225" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image360.wmz» o:><img width=«22» height=«28» src=«dopb102741.zip» v:shapes="_x0000_i1225"> должен изменяться только под влиянием изменения выходного напряжения и2. Если при этом ток <shape id="_x0000_i1226" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image362.wmz» o:><img width=«30» height=«29» src=«dopb102742.zip» v:shapes="_x0000_i1226">, не будет постоянным, то его изменения вызовут изменения тока <shape id="_x0000_i1227" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image364.wmz» o:><img width=«22» height=«28» src=«dopb102741.zip» v:shapes="_x0000_i1227"> и значение h22 будет определено неправильно.
Величина h22 измеряется в сименсах (S). Так как проводимость в практических расчетах применяется значительно реже, нежели сопротивление, то в дальнейшем мы часто будем пользоваться вместо h22 выходным сопротивлением <shape id="_x0000_i1228" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image365.wmz» o:><img width=«95» height=«28» src=«dopb102743.zip» v:shapes="_x0000_i1228">, выраженным в Омах или килоОмах.
6. Работа биполярного транзистора на высоких частотах.
С повышением частоты усиление, даваемое транзисторами, снижается. Имеются две главные причины этого явления. Во-первых, на более высоких частотах вредно влияет емкость коллекторного перехода <shape id="_x0000_i1229" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image367.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102744.zip» v:shapes="_x0000_i1229">. Проще всего рассмотреть это влияние на эквивалентной схеме с генератором тока, показанной для схемы ОБ на рис. 8-1.
<imagedata src=«dopb102745.zip» o:><img width=«391» height=«182» src=«dopb102745.zip» v:shapes="_x0000_i1230">
Рис. 8-1. Эквивалентная схема транзистора с учетом емкостей переходов
На низких частотах сопротивление емкости <shape id="_x0000_i1231" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image370.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102744.zip» v:shapes="_x0000_i1231"> очень большое, <shape id="_x0000_i1232" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image371.wmz» o:><img width=«16» height=«26» src=«dopb102746.zip» v:shapes="_x0000_i1232"> также очень велико (обычно <shape id="_x0000_i1233" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image373.wmz» o:><img width=«68» height=«26» src=«dopb102747.zip» v:shapes="_x0000_i1233">) и можно считать, что весь ток <shape id="_x0000_i1234" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image375.wmz» o:><img width=«33» height=«32» src=«dopb102748.zip» v:shapes="_x0000_i1234"> идет в нагрузочный резистор, т. е. <shape id="_x0000_i1235" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image377.wmz» o:><img width=«50» height=«28» src=«dopb102749.zip» v:shapes="_x0000_i1235">. Но на некоторой высокой частоте сопротивление емкости становится сравнительно малым и в нее ответвляется заметная часть тока, создаваемого генератором, а ток через <shape id="_x0000_i1236" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image379.wmz» o:><img width=«35» height=«33» src=«dopb102750.zip» v:shapes="_x0000_i1236"> соответственно уменьшается. Следовательно, уменьшаются <shape id="_x0000_i1237" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image381.wmz» o:><img width=«26» height=«28» src=«dopb102751.zip» v:shapes="_x0000_i1237">, <shape id="_x0000_i1238" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image383.wmz» o:><img width=«32» height=«28» src=«dopb102752.zip» v:shapes="_x0000_i1238">, <shape id="_x0000_i1239" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image385.wmz» o:><img width=«25» height=«33» src=«dopb102753.zip» v:shapes="_x0000_i1239">, выходное напряжение и выходная мощность.
Если представить себе, что частота стремится к бесконечности, то сопротивление емкости <shape id="_x0000_i1240" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image387.wmz» o:><img width=«63» height=«26» src=«dopb102754.zip» v:shapes="_x0000_i1240">стремится к нулю, т. е. <shape id="_x0000_i1241" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image389.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102744.zip» v:shapes="_x0000_i1241"> создает короткое замыкание для генератора и весь его ток <shape id="_x0000_i1242" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image390.wmz» o:><img width=«33» height=«32» src=«dopb102748.zip» v:shapes="_x0000_i1242"> пойдет через <shape id="_x0000_i1243" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image391.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102744.zip» v:shapes="_x0000_i1243">, а в нагрузке тока вообще не будет. К подобному же результату можно прийти, если рассмотреть эквивалентную схему с генератором ЭДС.
Емкость эмиттерного перехода Сэ также уменьшает свое сопротивление с повышением частоты, но она всегда шунтирована малым сопротивлением эмиттерного перехода <shape id="_x0000_i1244" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image392.wmz» o:><img width=«17» height=«28» src=«dopb102755.zip» v:shapes="_x0000_i1244"> и поэтому ее вредное влияние может проявляться только на очень высоких частотах, на которых значение <shape id="_x0000_i1245" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image394.wmz» o:><img width=«62» height=«28» src=«dopb102756.zip» v:shapes="_x0000_i1245">получается одного порядка с <shape id="_x0000_i1246" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image392.wmz» o:><img width=«17» height=«28» src=«dopb102755.zip» v:shapes="_x0000_i1246">.
Сущность влияния емкости Сэ состоит в том, что чем выше частота, тем меньше сопротивление этой емкости, тем сильнее она шунтирует сопротивлениe <shape id="_x0000_i1247" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image392.wmz» o:><img width=«17» height=«28» src=«dopb102755.zip» v:shapes="_x0000_i1247">. Следовательно, уменьшается переменное напряжение на эмиттерном переходе, а ведь именно оно управляет током коллектора. Соответственно уменьшается эффект от усиления. Если частота стремится к бесконечности, то сопротивление <shape id="_x0000_i1248" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image396.wmz» o:><img width=«62» height=«28» src=«dopb102756.zip» v:shapes="_x0000_i1248"> стремится к нулю и напряжение на эмиттерном переходе также снизится до нуля. Практически на менее высоких частотах емкость <shape id="_x0000_i1249" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image370.wmz» o:><img width=«24» height=«26» src=«dopb102744.zip» v:shapes="_x0000_i1249">, которая шунтирована очень большим сопротивлением коллекторного перехода <shape id="_x0000_i1250" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image371.wmz» o:><img width=«16» height=«26» src=«dopb102746.zip» v:shapes="_x0000_i1250">. Уже настолько сильно влияет, что работа транзистора на более высоких частотах, на которых могла бы влиять емкость Сэ становится нецелесообразной. Поэтому влияние емкости Сэ в большинстве случаев можно не рассматривать. Итак, вследствие влияния емкости Ск на высоких частотах уменьшаются коэффициенты усиления <shape id="_x0000_i1251" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1251"> и <shape id="_x0000_i1252" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1252">.
Второй причиной снижения усиления на более высоких частотах является отставание по фазе переменного тока коллектора от переменного тока эмиттера. Оно вызвано инерционностью процесса перемещения носителей через базу от эмиттерного перехода к коллекторном, а также инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе. Носители, например дырки в транзисторе типа p-n-p. совершают в базе диффузионное движение, и поэтому скорость их не очень велика. Время пробега носителей через базу <shape id="_x0000_i1253" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image401.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102759.zip» v:shapes="_x0000_i1253"> в обычных транзисторах 10-7с, т. е. 0,1 мкс и менее. Конечно, это время очень не большое, но на частотах в единицы, десятки мегагерц и выше оно соизмеримо с периодом колебаний и вызывает заметный фазовый сдвиг между токами коллектора и эмиттера. За счет сдвига на высоких частотах возрастает переменный ток базы, а от этого снижается коэффициент усиления по току <shape id="_x0000_i1254" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1254">.
<imagedata src=«22755.files/image403.png» o:><img width=«558» height=«222» src=«dopb102760.zip» v:shapes="_x0000_i1255">
Рис. 8-2 Рис. 8-3.
Рис. 8-2 Векторные диаграммы дай токов транзистора при различных частотах.Рис. 8-3 Уменьшение коэффициентов <shape id="_x0000_i1256" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1256"> и <shape id="_x0000_i1257" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1257"> при повышении частоты.
Удобнее всего проследить это явление с помощью векторных диаграмм, изображенных на рис. 8-2. Первая из них соответствует низкой частоте, например 1 кГц, на которой все токи практически совпадают по фазе, так как <shape id="_x0000_i1258" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image405.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102759.zip» v:shapes="_x0000_i1258"> составляет ничтожную долю периода колебаний. На низких частотах <shape id="_x0000_i1259" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1259"> имеет свое наибольшее значение <shape id="_x0000_i1260" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image406.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102761.zip» v:shapes="_x0000_i1260">. При более высокой частоте, например 1 МГц, запаздывание тока <shape id="_x0000_i1261" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image408.wmz» o:><img width=«23» height=«26» src=«dopb102762.zip» v:shapes="_x0000_i1261"> на время <shape id="_x0000_i1262" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image410.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102759.zip» v:shapes="_x0000_i1262"> относительно тока <shape id="_x0000_i1263" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image411.wmz» o:><img width=«18» height=«28» src=«dopb102763.zip» v:shapes="_x0000_i1263"> вызывает заметный фазовый сдвиг <shape id="_x0000_i1264" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image413.wmz» o:><img width=«17» height=«20» src=«dopb102764.zip» v:shapes="_x0000_i1264"> между этими токами. Теперь ток базы <shape id="_x0000_i1265" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image415.wmz» o:><img width=«20» height=«28» src=«dopb102765.zip» v:shapes="_x0000_i1265"> равен не алгебраической, а геометрической разности токов <shape id="_x0000_i1266" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image417.wmz» o:><img width=«18» height=«28» src=«dopb102763.zip» v:shapes="_x0000_i1266"> и <shape id="_x0000_i1267" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image418.wmz» o:><img width=«23» height=«26» src=«dopb102762.zip» v:shapes="_x0000_i1267"> и вследствие этого он значительно увеличился. Поэтому, даже если ток <shape id="_x0000_i1268" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image408.wmz» o:><img width=«23» height=«26» src=«dopb102762.zip» v:shapes="_x0000_i1268"> еще не уменьшился за счет влияния емкости Ск, то коэффициент <shape id="_x0000_i1269" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1269"> все же станет заметно меньше <shape id="_x0000_i1270" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image406.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102761.zip» v:shapes="_x0000_i1270"> На еще более высокой частоте, например 10 МГц, фазовый сдвиг возрастет, ток <shape id="_x0000_i1271" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image419.wmz» o:><img width=«20» height=«28» src=«dopb102765.zip» v:shapes="_x0000_i1271"> еще больше увеличится, а коэффициент <shape id="_x0000_i1272" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1272"> уменьшится.
Таким образом, при повышении частоты коэффициент <shape id="_x0000_i1273" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1273"> уменьшается значительно сильнее, нежели <shape id="_x0000_i1274" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1274">. Коэффициент <shape id="_x0000_i1275" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1275"> cнижается от влияния емкости Ска на значение <shape id="_x0000_i1276" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1276"> влияет еще и фазовый сдвиг между <shape id="_x0000_i1277" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image408.wmz» o:><img width=«23» height=«26» src=«dopb102762.zip» v:shapes="_x0000_i1277"> и <shape id="_x0000_i1278" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image411.wmz» o:><img width=«18» height=«28» src=«dopb102763.zip» v:shapes="_x0000_i1278"> за счет времени пробега носителей через базу. Отсюда ясно, что схема ОЭ по сравнению со схемой ОБ обладает значительно худшими частотными свойствами.
Принято считать предельным допустимым уменьшение значений <shape id="_x0000_i1279" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1279"> и <shape id="_x0000_i1280" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1280"> на 30% по сравнению с их значениями <shape id="_x0000_i1281" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image420.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102766.zip» v:shapes="_x0000_i1281"> и <shape id="_x0000_i1282" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image422.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102761.zip» v:shapes="_x0000_i1282"> на низких частотах. Те частоты, на которых происходит такое снижение усиления, т. е. на которых <shape id="_x0000_i1283" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image423.wmz» o:><img width=«83» height=«30» src=«dopb102767.zip» v:shapes="_x0000_i1283"> и <shape id="_x0000_i1284" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image425.wmz» o:><img width=«88» height=«31» src=«dopb102768.zip» v:shapes="_x0000_i1284">, называют граничными или предельными частотами усиления для схем ОБ и ОЭ. Эти частоты обозначают соответственно <shape id="_x0000_i1285" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image427.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102769.zip» v:shapes="_x0000_i1285"> и <shape id="_x0000_i1286" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image429.wmz» o:><img width=«24» height=«29» src=«dopb102770.zip» v:shapes="_x0000_i1286">. Поскольку <shape id="_x0000_i1287" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image431.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1287"> уменьшается гораздо сильнее, нежели <shape id="_x0000_i1288" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image432.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1288">, то <shape id="_x0000_i1289" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image433.wmz» o:><img width=«24» height=«29» src=«dopb102770.zip» v:shapes="_x0000_i1289"> значительно ниже <shape id="_x0000_i1290" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image434.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102769.zip» v:shapes="_x0000_i1290">. Можно считать, что<shape id="_x0000_i1291" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image435.wmz» o:><img width=«89» height=«29» src=«dopb102771.zip» v:shapes="_x0000_i1291">
На рис.(8-3) изображен примерный график, показывающий для некоторого транзистора уменьшение коэффициентов <shape id="_x0000_i1292" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1292"> и <shape id="_x0000_i1293" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1293"> с повышением частоты, отложенной на графике в логарифмическом масштабе. Для удобства по вертикальной оси отложены не сами <shape id="_x0000_i1294" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1294"> и <shape id="_x0000_i1295" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1295">, а относительные величины <shape id="_x0000_i1296" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image437.wmz» o:><img width=«45» height=«28» src=«dopb102772.zip» v:shapes="_x0000_i1296"> и <shape id="_x0000_i1297" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image439.wmz» o:><img width=«45» height=«28» src=«dopb102773.zip» v:shapes="_x0000_i1297">. Помимо предельных частот усиления <shape id="_x0000_i1298" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image441.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102769.zip» v:shapes="_x0000_i1298"> и <shape id="_x0000_i1299" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image442.wmz» o:><img width=«23» height=«29» src=«dopb102774.zip» v:shapes="_x0000_i1299"> транзистор характеризуется еще максимальной частотой генерации <shape id="_x0000_i1300" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image444.wmz» o:><img width=«38» height=«30» src=«dopb102775.zip» v:shapes="_x0000_i1300">, при которой коэффициент усиления по мощности <shape id="_x0000_i1301" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image446.wmz» o:><img width=«25» height=«33» src=«dopb102753.zip» v:shapes="_x0000_i1301"> снижается до 1. Очевидно, что при <shape id="_x0000_i1302" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image447.wmz» o:><img width=«65» height=«28» src=«dopb102776.zip» v:shapes="_x0000_i1302">, когда <shape id="_x0000_i1303" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image449.wmz» o:><img width=«55» height=«33» src=«dopb102777.zip» v:shapes="_x0000_i1303">, возможно применение данного транзистора в генераторе с самовозбуждением Но если <shape id="_x0000_i1304" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image451.wmz» o:><img width=«55» height=«33» src=«dopb102778.zip» v:shapes="_x0000_i1304">, то генерации колебаний уже не будет.
Иногда в расчетных формулах встречается также граничная частота усиления тока <shape id="_x0000_i1305" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image453.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102779.zip» v:shapes="_x0000_i1305">. которая соответствует <shape id="_x0000_i1306" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image455.wmz» o:><img width=«54» height=«30» src=«dopb102780.zip» v:shapes="_x0000_i1306">, т. е. при этой частоте транзистор в схеме с ОЭ перестает усиливать ток.
Следует отметить, что на высоких частотах происходит не только изменение значений <shape id="_x0000_i1307" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image397.wmz» o:><img width=«18» height=«17» src=«dopb102757.zip» v:shapes="_x0000_i1307"> и <shape id="_x0000_i1308" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image399.wmz» o:><img width=«18» height=«25» src=«dopb102758.zip» v:shapes="_x0000_i1308">, Вследствие влияния емкостей переходов и времени пробега носителей через базу, а также процессов накопления и рассасывания заряда в базе собственные параметры транзистора на высоких частотах изменяются и уже не являются чисто активными сопротивлениями. Изменяются также и все другие параметры.
Улучшение частотных свойств транзисторов, т. е. повышение их предельных частот усиления <shape id="_x0000_i1309" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image441.wmz» o:><img width=«23» height=«28» src=«dopb102769.zip» v:shapes="_x0000_i1309"> и <shape id="_x0000_i1310" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image442.wmz» o:><img width=«23» height=«29» src=«dopb102774.zip» v:shapes="_x0000_i1310">, достигается уменьшением емкости коллекторного перехода Ск и времени пробега носителей через базу <shape id="_x0000_i1311" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image457.wmz» o:><img width=«29» height=«34» src=«dopb102781.zip» v:shapes="_x0000_i1311">. К сожалению, снижение емкости путем уменьшения площади коллекторного перехода приводит к уменьшению предельного тока. т. е. к снижению предельной мощности. Некоторое снижение емкости Ск достигается уменьшением концентрации примеси в коллекторе. Тогда коллекторный переход становится толще, что равноценно увеличению расстояния между обкладками конденсатора. Емкость уменьшается, и, кроме того, при большей толщине перехода увеличивается напряжение пробоя и это дает возможность повысить мощность. Но зато возрастает сопротивление области коллектора и в ней потери мощности будут больше, что особенно нежелательно для мощных транзисторов. Для уменьшения <shape id="_x0000_i1312" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image459.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102759.zip» v:shapes="_x0000_i1312"> стараются сделать базу очень тонкой и увеличить скорость носителей в ней. Но при более тонкой базе приходится снижать напряжение <shape id="_x0000_i1313" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image460.wmz» o:><img width=«38» height=«28» src=«dopb102782.zip» v:shapes="_x0000_i1313">, чтобы при увеличении толщины коллекторного перехода не произошел «прокол базы». Электроны при диффузии обладают большей подвижностью, нежели дырки. Поэтому транзисторы типа n-p-n при прочих равных условиях являются более высокочастотными, нежели транзисторы типа p-n-p. Более высокие предельные частоты могут быть получены при использовании полупроводников, у которых подвижность носителей выше. Увеличение скорости пробега носителей через базу достигается также в тех транзисторах, у которых в базе создано электрическое поле, ускоряющее движение носителей.
7. Работа биполярного транзистора в импульсном режиме
Транзисторы широко применяются в различных импульсных устройствах. Работа транзисторов в импульсном режиме, иначе называемом ключевым или режимом переключения, имеет ряд особенностей.
<imagedata src=«22755.files/image462.png» o:><img width=«493» height=«316» src=«dopb102783.zip» v:shapes="_x0000_s1047"> Iк IБmax
<img width=«320» height=«225» src=«dopb102784.zip» v:shapes="_x0000_s1048"><shapetype id="_x0000_t23" coordsize=«21600,21600» o:spt=«23» adj=«5400» path=«m,10800qy10800,,21600,10800,10800,21600,,10800xm@0,10800qy10800@2@1,10800,10800@0@0,10800xe»><path o:connecttype=«custom» o:connectlocs=«10800,0;3163,3163;0,10800;3163,18437;10800,21600;18437,18437;21600,10800;18437,3163» textboxrect=«3163,3163,18437,18437»><img width=«18» height=«14» src=«dopb102785.zip» v:shapes="_x0000_s1049"> T2
<img width=«50» height=«245» src=«dopb102786.zip» v:shapes="_x0000_s1050 _x0000_s1053"> <img width=«308» height=«212» src=«dopb102787.zip» v:shapes="_x0000_s1052 _x0000_s1051">
IБ2
Iк max
<img width=«12» height=«27» src=«dopb102788.zip» v:shapes="_x0000_s1054">
T1
<img width=«18» height=«14» src=«dopb102789.zip» v:shapes="_x0000_s1056"> <img width=«27» height=«12» src=«dopb102790.zip» v:shapes="_x0000_s1055">
<img width=«50» height=«2» src=«dopb102791.zip» v:shapes="_x0000_s1057"> Uк-э
Рис. 9-1. Определение параметров импульсного режима транзисторов с помощью выходных характеристик.
Рассмотрим импульсный режим транзистора с помощью его выходных характеристик для схемы ОЭ. Пусть в цепь коллектора включен резистор нагрузки <shape id="_x0000_i1314" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image472.wmz» o:><img width=«23» height=«29» src=«dopb102792.zip» v:shapes="_x0000_i1314">. Соответственно этому на рис.(9-1) построена линия нагрузки. До поступления на вход транзистора импульса входного тока или входного напряжения транзистор находится в запертом состоянии (в режиме отсечки). В цели коллектора проходит малый ток (в данном случае сквозной ток <shape id="_x0000_i1315" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image474.wmz» o:><img width=«40» height=«33» src=«dopb102793.zip» v:shapes="_x0000_i1315">) и следовательно, эту цепь приближенно можно считать разомкнутой. Напряжение источника <shape id="_x0000_i1316" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image476.wmz» o:><img width=«30» height=«31» src=«dopb102794.zip» v:shapes="_x0000_i1316"> почти все полностью приложено к транзистору.
продолжение
--PAGE_BREAK--Если на вход подан импульс тока <shape id="_x0000_i1317" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image478.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102795.zip» v:shapes="_x0000_i1317">, то транзистор переходит в режим насыщения и работает в точке <shape id="_x0000_i1318" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image480.wmz» o:><img width=«28» height=«31» src=«dopb102796.zip» v:shapes="_x0000_i1318">. Получается импульс тока коллектора <shape id="_x0000_i1319" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image482.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102797.zip» v:shapes="_x0000_i1319">, очень близкий по значению к <shape id="_x0000_i1320" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image484.wmz» o:><img width=«67» height=«32» src=«dopb102798.zip» v:shapes="_x0000_i1320">. Его иногда называют током насыщения. В этом режиме транзистор выполняет роль замкнутого ключа и почти все напряжение источника <shape id="_x0000_i1321" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image486.wmz» o:><img width=«30» height=«31» src=«dopb102794.zip» v:shapes="_x0000_i1321"> падает на <shape id="_x0000_i1322" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image487.wmz» o:><img width=«29» height=«34» src=«dopb102799.zip» v:shapes="_x0000_i1322">, а на транзисторе имеется лишь очень небольшое остаточное напряжение в десятые доли вольта, называемое напряжением насыщения <shape id="_x0000_i1323" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image489.wmz» o:><img width=«61» height=«31» src=«dopb102800.zip» v:shapes="_x0000_i1323">.
Хотя напряжение <shape id="_x0000_i1324" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image491.wmz» o:><img width=«36» height=«31» src=«dopb102801.zip» v:shapes="_x0000_i1324"> в точке <shape id="_x0000_i1325" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image480.wmz» o:><img width=«28» height=«31» src=«dopb102796.zip» v:shapes="_x0000_i1325"> не изменило свой знак, но на самом коллекторном переходе оно стало прямым, и поэтому точка <shape id="_x0000_i1326" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image480.wmz» o:><img width=«28» height=«31» src=«dopb102796.zip» v:shapes="_x0000_i1326"> действительно соответствует режиму насыщения. Покажем это на следующем примере. Пусть имеется транзистор p-n-p и <shape id="_x0000_i1327" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image493.wmz» o:><img width=«125» height=«31» src=«dopb102802.zip» v:shapes="_x0000_i1327">, а напряжение на базе <shape id="_x0000_i1328" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image495.wmz» o:><img width=«106» height=«31» src=«dopb102803.zip» v:shapes="_x0000_i1328">. Тогда на коллекторе по отношению к базе будет напряжение <shape id="_x0000_i1329" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image497.wmz» o:><img width=«203» height=«31» src=«dopb102804.zip» v:shapes="_x0000_i1329">, т.е. на коллекторном переходе прямое напряжение 0,3 В.
Конечно, если импульс входного тока будет меньше <shape id="_x0000_i1330" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image478.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102795.zip» v:shapes="_x0000_i1330">, то импульс тока коллектора также уменьшится. Но зато увеличение импульса тока базы сверх <shape id="_x0000_i1331" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image499.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102795.zip» v:shapes="_x0000_i1331"> практически уже не дает возрастания импульса выходного тока. Таким образом, возможное максимальное значение импульса тока коллектора
<shape id="_x0000_i1332" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image500.wmz» o:><img width=«140» height=«32» src=«dopb102805.zip» v:shapes="_x0000_i1332"> (9.1)
Помимо <shape id="_x0000_i1333" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image502.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102797.zip» v:shapes="_x0000_i1333">, <shape id="_x0000_i1334" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image478.wmz» o:><img width=«51» height=«32» src=«dopb102795.zip» v:shapes="_x0000_i1334">и <shape id="_x0000_i1335" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image503.wmz» o:><img width=«61» height=«31» src=«dopb102800.zip» v:shapes="_x0000_i1335"> импульсный режим характеризуется также коэффициентом усиления по току В, который в отличие от <shape id="_x0000_i1336" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image504.wmz» o:><img width=«20» height=«28» src=«dopb102806.zip» v:shapes="_x0000_i1336"> определяется не через приращения токов, а как отношение токов, соответствующих точке <shape id="_x0000_i1337" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image506.wmz» o:><img width=«28» height=«31» src=«dopb102796.zip» v:shapes="_x0000_i1337">:
<shape id="_x0000_i1338" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image507.wmz» o:><img width=«152» height=«32» src=«dopb102807.zip» v:shapes="_x0000_i1338"> (9.2)
Иначе говоря, <shape id="_x0000_i1339" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image504.wmz» o:><img width=«20» height=«28» src=«dopb102806.zip» v:shapes="_x0000_i1339"> является параметром, характеризующим усиление малых сигналов, а В относится к усилению больших сигналов, в частности импульсов, и по значению несколько отличается от <shape id="_x0000_i1340" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image504.wmz» o:><img width=«20» height=«28» src=«dopb102806.zip» v:shapes="_x0000_i1340">.
Параметром импульсного режима транзистора служит также его сопротивление насыщения <shape id="_x0000_i1341" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image509.wmz» o:><img width=«167» height=«31» src=«dopb102808.zip» v:shapes="_x0000_i1341"> (9.3)
Значение <shape id="_x0000_i1342" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image511.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102809.zip» v:shapes="_x0000_i1342"> у транзисторов для импульсной работы обычно составляет единицы, иногда десятки Ом.
<imagedata src=«22755.files/image513.png» o:><img width=«316» height=«430» src=«dopb102810.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1058">Аналогично рассмотренной схеме ОЭ работает в импульсном режиме и схема ОБ.
Рис. 9-2. Искажение формы импульса тока транзистором.
Если длительность входного импульса <shape id="_x0000_i1343" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image515.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102811.zip» v:shapes="_x0000_i1343"> во много раз больше времени переходных процессов накопления и рассасывания зарядов в базе транзистора, то импульс выходного тока имеет почти такую же длительность и форму, как и входной импульс. Но при коротких импульсах, т. е. если <shape id="_x0000_i1344" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image517.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102811.zip» v:shapes="_x0000_i1344"> составляет единицы микросекунд и меньше, может наблюдаться значительное искажение формы импульса выходного тока и увеличение его длительности.
Для примера на рис.(9-2) показаны графики короткого импульса входного тока прямоугольной формы и импульса выходного тока при включении транзистора по схеме ОБ. Как видно, импульс коллекторного тока начинается с запаздыванием на время <shape id="_x0000_i1345" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image518.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102812.zip» v:shapes="_x0000_i1345"> (время задержки), что объясняется конечным временем пробега носителей через базу. Этот ток нарастает постепенно в течение времени <shape id="_x0000_i1346" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image520.wmz» o:><img width=«26» height=«38» src=«dopb102813.zip» v:shapes="_x0000_i1346"> (длительности фронта), составляющего заметную часть <shape id="_x0000_i1347" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image522.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102811.zip» v:shapes="_x0000_i1347">. Такое постепенное увеличение тока связано с накоплением носителей в базе. Кроме того, носители, инжектированные в базу в начале импульса входного тока, имеют разные скорости и не все сразу достигают коллектора. Время <shape id="_x0000_i1348" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image523.wmz» o:><img width=«25» height=«36» src=«dopb102812.zip» v:shapes="_x0000_i1348">+<shape id="_x0000_i1349" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image524.wmz» o:><img width=«26» height=«38» src=«dopb102813.zip» v:shapes="_x0000_i1349"> является временем включения <shape id="_x0000_i1350" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image525.wmz» o:><img width=«36» height=«36» src=«dopb102814.zip» v:shapes="_x0000_i1350">. После окончания входного импульса за счет рассасывания заряда, накопившегося в базе, ток <shape id="_x0000_i1351" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image527.wmz» o:><img width=«19» height=«34» src=«dopb102815.zip» v:shapes="_x0000_i1351"> продолжается некоторое время <shape id="_x0000_i1352" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image529.wmz» o:><img width=«26» height=«38» src=«dopb102816.zip» v:shapes="_x0000_i1352"> (время рассасывания), а затем постепенно спадает в течение времени спада<shape id="_x0000_i1353" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image531.wmz» o:><img width=«23» height=«36» src=«dopb102817.zip» v:shapes="_x0000_i1353">. Время <shape id="_x0000_i1354" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image533.wmz» o:><img width=«26» height=«38» src=«dopb102816.zip» v:shapes="_x0000_i1354"> + <shape id="_x0000_i1355" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image534.wmz» o:><img width=«23» height=«36» src=«dopb102817.zip» v:shapes="_x0000_i1355"> есть время выключения <shape id="_x0000_i1356" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image535.wmz» o:><img width=«44» height=«36» src=«dopb102818.zip» v:shapes="_x0000_i1356">. В итоге импульс коллекторного тока значительно отличается по форме от прямоугольного и растянут во времени по сравнению с входным импульсом. Следовательно, замедляется процесс включения и выключения коллекторной цепи, затягивается время, в течение которого эта цепь находится в замкнутом состоянии. Иначе говоря, за счет инерционности процессов накопления и рассасывания заряда в базе транзистор не может осуществлять достаточно быстрое включение и выключение, т. е. не обеспечивает достаточное быстродействие ключевого режима.
На рис.(9-2) показан еще график тока базы, построенный на основании соотношения <shape id="_x0000_i1357" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image537.wmz» o:><img width=«93» height=«36» src=«dopb102819.zip» v:shapes="_x0000_i1357">. Как видно, ток этот имеет сложную форму.
Специальные транзисторы для работы короткими импульсами должны иметь малые емкости и тонкую базу. Как правило, это маломощные дрейфовые транзисторы. Чтобы быстрее рассасывался заряд, накапливающийся в базе, в нее добавляют в небольшом количестве примеси, способствующие быстрой рекомбинации накопленных носителей (например, золото).
8. Математическая модель биполярного транзистора.
Общая эквивалентная схема транзистора, используемая при получении математической модели, показана на рис.10-1. Каждый p-n-переход представлен в виде диода, а их взаимодействие отражено генераторами токов. Если эмиттерный p-n-переход открыт, то в цепи коллектора будет протекать ток, несколько меньший эмиттерного (из-за процесса рекомбинации в базе). Он обеспечивается генератором тока <imagedata src=«22755.files/image539.wmz» o:><img width=«115» height=«31» src=«dopb102820.zip» v:shapes="_x0000_i1358">. Индекс N означает нормальное включение. Так как в общем случае возможно и инверсное включение транзистора, при котором коллекторный p-n-переход открыт, а эмиттерный смещен в обратном направлении и прямому коллекторному току <imagedata src=«22755.files/image541.wmz» o:><img width=«23» height=«29» src=«dopb102821.zip» v:shapes="_x0000_i1359"> соответствует эмиттерный ток <imagedata src=«22755.files/image543.wmz» o:><img width=«42» height=«29» src=«dopb102822.zip» v:shapes="_x0000_i1360">, в эквивалентную схему введен второй генератор тока <shape id="_x0000_i1361" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image545.wmz» o:><img width=«42» height=«29» src=«dopb102822.zip» v:shapes="_x0000_i1361">, где <shape id="_x0000_i1362" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image546.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102823.zip» v:shapes="_x0000_i1362"> - коэффициент передачи коллекторного тока.
Таким образом, токи эмиттера и коллектора в общем случае содержат две составляющие: инжектируемую (<shape id="_x0000_i1363" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image548.wmz» o:><img width=«19» height=«29» src=«dopb102824.zip» v:shapes="_x0000_i1363"> или <shape id="_x0000_i1364" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image541.wmz» o:><img width=«23» height=«29» src=«dopb102821.zip» v:shapes="_x0000_i1364">) и собираемую
(<imagedata src=«22755.files/image543.wmz» o:><img width=«42» height=«29» src=«dopb102822.zip» v:shapes="_x0000_i1365"> или <shape id="_x0000_i1366" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image550.wmz» o:><img width=«44» height=«31» src=«dopb102825.zip» v:shapes="_x0000_i1366">):
<shape id="_x0000_i1367" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image552.wmz» o:><img width=«119» height=«31» src=«dopb102826.zip» v:shapes="_x0000_i1367">, <shape id="_x0000_i1368" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image554.wmz» o:><img width=«124» height=«31» src=«dopb102827.zip» v:shapes="_x0000_i1368"> (10.1)
Эмиттерный и коллекторный p-n -переходы транзистора аналогичны p-n -переходу диода. При раздельном подключении напряжения к каждому переходу их вольтамперная характеристика определяется так же, как и в случае диода. Однако если к одному из p-n -переходов приложить напряжение, а выводы другого p-n -перехода замкнуть между собой накоротко, то ток, протекающий через p-n -переход, к которому приложено напряжение, увеличится из-за изменения распределения неосновных носителей заряда в базе. Тогда:
<shape id="_x0000_i1369" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image556.wmz» o:><img width=«166» height=«62» src=«dopb102828.zip» v:shapes="_x0000_i1369">, <shape id="_x0000_i1370" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image558.wmz» o:><img width=«168» height=«62» src=«dopb102829.zip» v:shapes="_x0000_i1370"> (10.2)
где <shape id="_x0000_i1371" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image560.wmz» o:><img width=«34» height=«35» src=«dopb102830.zip» v:shapes="_x0000_i1371"> — тепловой ток эмиттерного p-n -перехода, измеренный при замкнутых накоротко выводах базы и коллектора; <shape id="_x0000_i1372" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image562.wmz» o:><img width=«36» height=«33» src=«dopb102831.zip» v:shapes="_x0000_i1372"> - тепловой ток коллекторного p-n -перехода, измеренный при замкнутых накоротко выводах базы и эмиттера.
<imagedata src=«22755.files/image564.jpg» o: gain=«6.25» blacklevel="-17694f"><img width=«404» height=«224» src=«dopb102832.zip» v:shapes="_x0000_i1373">
Рис. 10-1. Эквивалентная схема идеализированного транзистора
Связь между тепловыми токами p-n -переходов <shape id="_x0000_i1374" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image566.wmz» o:><img width=«36» height=«35» src=«dopb102833.zip» v:shapes="_x0000_i1374">,<shape id="_x0000_i1375" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image568.wmz» o:><img width=«36» height=«33» src=«dopb102834.zip» v:shapes="_x0000_i1375">включенных раздельно, И тепловыми токами <shape id="_x0000_i1376" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image570.wmz» o:><img width=«36» height=«33» src=«dopb102831.zip» v:shapes="_x0000_i1376">,<shape id="_x0000_i1377" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image560.wmz» o:><img width=«34» height=«35» src=«dopb102830.zip» v:shapes="_x0000_i1377"> получим из (10.1 и 10.2). Пусть <shape id="_x0000_i1378" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image571.wmz» o:><img width=«54» height=«29» src=«dopb102835.zip» v:shapes="_x0000_i1378">. Тогда <shape id="_x0000_i1379" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image573.wmz» o:><img width=«74» height=«28» src=«dopb102836.zip» v:shapes="_x0000_i1379">. При <shape id="_x0000_i1380" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image575.wmz» o:><img width=«106» height=«33» src=«dopb102837.zip» v:shapes="_x0000_i1380">. Подставив эти выражения в (10.1), для тока коллектора получим <shape id="_x0000_i1381" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image577.wmz» o:><img width=«168» height=«29» src=«dopb102838.zip» v:shapes="_x0000_i1381">.
Соответственно для <shape id="_x0000_i1382" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image560.wmz» o:><img width=«34» height=«35» src=«dopb102830.zip» v:shapes="_x0000_i1382">имеем <shape id="_x0000_i1383" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image579.wmz» o:><img width=«168» height=«29» src=«dopb102839.zip» v:shapes="_x0000_i1383">
Токи коллектора и эмиттера с учетом (10.2) примут вид
<shape id="_x0000_i1384" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image581.wmz» o:><img width=«335» height=«62» src=«dopb102840.zip» v:shapes="_x0000_i1384">
<shape id="_x0000_i1385" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image583.wmz» o:><img width=«341» height=«62» src=«dopb102841.zip» v:shapes="_x0000_i1385"> (10.3)
На основании закона Кирхгофа ток базы равен:
<shape id="_x0000_i1386" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image585.wmz» o:><img width=«527» height=«62» src=«dopb102842.zip» v:shapes="_x0000_i1386"> (10.4)
При использовании (10.1)-(10.4) следует помнить, что в полупроводниковых транзисторах в самом общем случае справедливо равенство
<shape id="_x0000_i1387" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image587.wmz» o:><img width=«126» height=«31» src=«dopb102843.zip» v:shapes="_x0000_i1387"> (10.5)
Решив уравнения (10.3) относительно <shape id="_x0000_i1388" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image589.wmz» o:><img width=«26» height=«29» src=«dopb102844.zip» v:shapes="_x0000_i1388">, получим
<shape id="_x0000_i1389" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image591.wmz» o:><img width=«221» height=«59» src=«dopb102845.zip» v:shapes="_x0000_i1389"> (10.6)
Это уравнение описывает выходные характеристики транзистора.
Уравнения (10.3), решенные относительно <shape id="_x0000_i1390" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image593.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102846.zip» v:shapes="_x0000_i1390">, дают выражение, характеризующее идеализированные входные характеристики транзистора:
<shape id="_x0000_i1391" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image595.wmz» o:><img width=«301» height=«62» src=«dopb102847.zip» v:shapes="_x0000_i1391"> (10.7)
В реальном транзисторе кроме тепловых токов через переходы протекают токи генерации — рекомбинации, канальные токи и токи утечки. Поэтому <shape id="_x0000_i1392" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image566.wmz» o:><img width=«36» height=«35» src=«dopb102833.zip» v:shapes="_x0000_i1392">,<shape id="_x0000_i1393" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image568.wmz» o:><img width=«36» height=«33» src=«dopb102834.zip» v:shapes="_x0000_i1393">, <shape id="_x0000_i1394" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image597.wmz» o:><img width=«32» height=«31» src=«dopb102848.zip» v:shapes="_x0000_i1394">,<shape id="_x0000_i1395" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image599.wmz» o:><img width=«32» height=«31» src=«dopb102849.zip» v:shapes="_x0000_i1395"> как правило, неизвестны. В технических условиях на транзисторы обычно приводят значения обратных токов p-n-переходов <shape id="_x0000_i1396" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image601.wmz» o:><img width=«39» height=«31» src=«dopb102850.zip» v:shapes="_x0000_i1396">,<shape id="_x0000_i1397" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image603.wmz» o:><img width=«39» height=«31» src=«dopb102851.zip» v:shapes="_x0000_i1397">. определенные как ток соответствующего перехода при неподключенном выводе другого перехода.
Если p-n-переход смещен в обратном направлении, то вместо теплового тока можно подставлять значение обратного тока, т. е. считать, что <shape id="_x0000_i1398" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image605.wmz» o:><img width=«87» height=«32» src=«dopb102852.zip» v:shapes="_x0000_i1398">и <shape id="_x0000_i1399" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image607.wmz» o:><img width=«87» height=«32» src=«dopb102853.zip» v:shapes="_x0000_i1399">. В первом приближении это можно делать и при прямом смещении p-n-перехода. При этом для кремниевых транзисторов вместо <shape id="_x0000_i1400" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image609.wmz» o:><img width=«24» height=«28» src=«dopb102854.zip» v:shapes="_x0000_i1400"> следует подставлять <shape id="_x0000_i1401" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image611.wmz» o:><img width=«40» height=«28» src=«dopb102855.zip» v:shapes="_x0000_i1401">, где коэффициент m учитывает влияние токов реального перехода (m = 2 — 4). С учетом этого уравнения (10.3), (10.5) часто записывают в другом виде, который более удобен для расчета цепей с реальными транзисторами:
<shape id="_x0000_i1402" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image613.wmz» o:><img width=«409» height=«65» src=«dopb102856.zip» v:shapes="_x0000_i1402"> (10.8)
<shape id="_x0000_i1403" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image615.wmz» o:><img width=«416» height=«65» src=«dopb102857.zip» v:shapes="_x0000_i1403"> (10.9)
<shape id="_x0000_i1404" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image617.wmz» o:><img width=«133» height=«29» src=«dopb102858.zip» v:shapes="_x0000_i1404"> (10.10)
где <shape id="_x0000_i1405" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image619.wmz» o:><img width=«104» height=«29» src=«dopb102859.zip» v:shapes="_x0000_i1405">.
Различают три основных режима работы биполярного транзистора: активный, отсечки, насыщения.
В активном режиме один из переходов биполярного транзистора смещен в прямом направлении приложенным к нему внешним напряжением, а другой — в обратном направлении. Соответственно в нормальном активном режиме в прямом направлении смещен эмиттерный переход, и в (10.3), (10.8) напряжение <shape id="_x0000_i1406" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image621.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102846.zip» v:shapes="_x0000_i1406">имеет знак «+». Коллекторный переход смещен в обратном направлении, и напряжение <shape id="_x0000_i1407" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image622.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1407"> в (10.3) имеет знак « — ». При инверсном включении в уравнения (10.3), (10.8) следует подставлять противоположные полярности напряжений <shape id="_x0000_i1408" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image624.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102846.zip» v:shapes="_x0000_i1408">, <shape id="_x0000_i1409" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image625.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1409">. При этом различия между инверсным и активным режимами носят только количественный характер.
Для активного режима, когда <shape id="_x0000_i1410" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image626.wmz» o:><img width=«106» height=«33» src=«dopb102837.zip» v:shapes="_x0000_i1410"> и <shape id="_x0000_i1411" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image627.wmz» o:><img width=«87» height=«32» src=«dopb102852.zip» v:shapes="_x0000_i1411"> (10.6) запишем в виде
<shape id="_x0000_i1412" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image628.wmz» o:><img width=«138» height=«29» src=«dopb102861.zip» v:shapes="_x0000_i1412">.
Учитывая, что обычно <shape id="_x0000_i1413" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image630.wmz» o:><img width=«134» height=«29» src=«dopb102862.zip» v:shapes="_x0000_i1413"> и <shape id="_x0000_i1414" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image632.wmz» o:><img width=«98» height=«29» src=«dopb102863.zip» v:shapes="_x0000_i1414">, уравнение (10.7) можно упростить:
<shape id="_x0000_i1415" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image634.wmz» o:><img width=«366» height=«29» src=«dopb102864.zip» v:shapes="_x0000_i1415"> (10.11)
Таким образом, в идеализированном транзисторе ток коллектора и напряжение эмиттер-база при определенном значении тока <shape id="_x0000_i1416" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image636.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1416"> не зависят от напряжения, приложенного к коллекторному переходу. В действительности изменение напряжения <shape id="_x0000_i1417" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image638.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1417"> меняет ширину базы из-за изменения размеров коллекторного перехода и соответственно изменяет градиент концентрации неосновных носителей заряда. Так, с увеличением <shape id="_x0000_i1418" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image639.wmz» o:><img width=«43» height=«33» src=«dopb102866.zip» v:shapes="_x0000_i1418"> ширина базы уменьшается, градиент концентрации дырок в базе и ток <shape id="_x0000_i1419" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image641.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1419"> увеличиваются. Кроме этого, уменьшается вероятность рекомбинации дырок и увеличивается коэффициент <shape id="_x0000_i1420" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image642.wmz» o:><img width=«20» height=«20» src=«dopb102867.zip» v:shapes="_x0000_i1420">. Для учета этого эффекта, который наиболее сильно проявляется при работе в активном режиме, в выражение (10.11) добавляют дополнительное слагаемое
<shape id="_x0000_i1421" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image644.wmz» o:><img width=«234» height=«31» src=«dopb102868.zip» v:shapes="_x0000_i1421"> (10.12)
<shape id="_x0000_i1422" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image646.wmz» o:><img width=«149» height=«62» src=«dopb102869.zip» v:shapes="_x0000_i1422">- дифференциальное сопротивление запертого коллекторного p-n-перехода.
Влияние напряжения <shape id="_x0000_i1423" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image638.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1423"> на ток <shape id="_x0000_i1424" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image636.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1424"> оценивается с помощью коэффициента обратной связи по напряжению
<shape id="_x0000_i1425" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image648.wmz» o:><img width=«157» height=«62» src=«dopb102870.zip» v:shapes="_x0000_i1425"> ,
который показывает, во сколько раз следует изменять напряжение <shape id="_x0000_i1426" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image638.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1426"> для получения такого же изменения тока <shape id="_x0000_i1427" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image636.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1427">, какое дает изменение напряжения <shape id="_x0000_i1428" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image638.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1428">. Знак минус означает, что для обеспечения <shape id="_x0000_i1429" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image641.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1429">= const приращения напряжений должны иметь противоположную полярность. Коэффициент <shape id="_x0000_i1430" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image650.wmz» o:><img width=«34» height=«29» src=«dopb102871.zip» v:shapes="_x0000_i1430"> достаточно мал (<shape id="_x0000_i1431" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image652.wmz» o:><img width=«138» height=«31» src=«dopb102872.zip» v:shapes="_x0000_i1431">), поэтому при практических расчетах влиянием коллекторного напряжения на эмиттерное часто пренебрегают.
В режиме глубокой отсечки оба перехода транзистора смещены в обратном направлении с помощью внешних напряжений. Значения их модулей должны превышать <shape id="_x0000_i1432" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image654.wmz» o:><img width=«90» height=«28» src=«dopb102873.zip» v:shapes="_x0000_i1432">. Если модули обратных напряжений приложенных к переходам транзистора окажутся меньше <shape id="_x0000_i1433" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image656.wmz» o:><img width=«90» height=«28» src=«dopb102873.zip» v:shapes="_x0000_i1433">, то транзистор также будет находиться в области отсечки. Однако токи его электродов окажутся больше, чем в области глубокой отсечки.
Учитывая, что напряжения <shape id="_x0000_i1434" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image638.wmz» o:><img width=«35» height=«28» src=«dopb102860.zip» v:shapes="_x0000_i1434"> и <shape id="_x0000_i1435" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image657.wmz» o:><img width=«38» height=«31» src=«dopb102874.zip» v:shapes="_x0000_i1435"> имеют знак минус, и считая, что <shape id="_x0000_i1436" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image659.wmz» o:><img width=«106» height=«33» src=«dopb102875.zip» v:shapes="_x0000_i1436"> и <shape id="_x0000_i1437" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image661.wmz» o:><img width=«106» height=«33» src=«dopb102876.zip» v:shapes="_x0000_i1437">, выражение (10.9) запишем в виде
<shape id="_x0000_i1438" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image663.wmz» o:><img width=«222» height=«29» src=«dopb102877.zip» v:shapes="_x0000_i1438">
<shape id="_x0000_i1439" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image665.wmz» o:><img width=«218» height=«29» src=«dopb102878.zip» v:shapes="_x0000_i1439"> (10.13)
Подставив в (10.13) значение <shape id="_x0000_i1440" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image603.wmz» o:><img width=«39» height=«32» src=«dopb102879.zip» v:shapes="_x0000_i1440">, найденное из (10.8), и раскрыв значение коэффициента А, получим
<shape id="_x0000_i1441" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image668.wmz» o:><img width=«154» height=«55» src=«dopb102880.zip» v:shapes="_x0000_i1441">
<shape id="_x0000_i1442" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image670.wmz» o:><img width=«200» height=«55» src=«dopb102881.zip» v:shapes="_x0000_i1442"> (10.14)
что <shape id="_x0000_i1443" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image672.wmz» o:><img width=«64» height=«29» src=«dopb102882.zip» v:shapes="_x0000_i1443">, а <shape id="_x0000_i1444" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image674.wmz» o:><img width=«77» height=«29» src=«dopb102883.zip» v:shapes="_x0000_i1444">, то выражения (10.14) существенно упростятся и примут вид
<shape id="_x0000_i1445" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image676.wmz» o:><img width=«78» height=«29» src=«dopb102884.zip» v:shapes="_x0000_i1445">
<shape id="_x0000_i1446" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image678.wmz» o:><img width=«120» height=«55» src=«dopb102885.zip» v:shapes="_x0000_i1446"> (10.15)
где <shape id="_x0000_i1447" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image680.wmz» o:><img width=«102» height=«55» src=«dopb102886.zip» v:shapes="_x0000_i1447">; <shape id="_x0000_i1448" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image682.wmz» o:><img width=«94» height=«55» src=«dopb102887.zip» v:shapes="_x0000_i1448">
Из (10.15) видно, что в режиме глубокой отсечки ток коллектора имеет минимальное значение, равное току единичного p-n-перехода, смещенного в обратном направлении. Ток эмиттера имеет противоположный знак и значительно меньше тока коллектора, так как <shape id="_x0000_i1449" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image684.wmz» o:><img width=«78» height=«29» src=«dopb102888.zip» v:shapes="_x0000_i1449">. Поэтому во многих случаях его считают равным нулю: <shape id="_x0000_i1450" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image686.wmz» o:><img width=«55» height=«32» src=«dopb102889.zip» v:shapes="_x0000_i1450">.
Ток базы в режиме глубокой отсечки приблизительно равен току коллектора:
<shape id="_x0000_i1451" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image688.wmz» o:><img width=«154» height=«29» src=«dopb102890.zip» v:shapes="_x0000_i1451"> (10.15)
Режим глубокой отсечки характеризует запертое состояние
транзистора, в котором его сопротивление максимально, а токи
электродов минимальны. Он широко используется в импульсных устройствах, где биполярный транзистор выполняет функции электронного ключа.
При режиме насыщения оба p-n-перехода транзистора с помощью приложенных внешних напряжений смещены в прямом направлении. При этом падение напряжения на транзисторе (<shape id="_x0000_i1452" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image690.wmz» o:><img width=«35» height=«29» src=«dopb102891.zip» v:shapes="_x0000_i1452">) минимально и оценивается десятками милливольт. Режим насыщения возникает тогда, когда ток коллектора транзистора ограничен параметрами внешнего источника энергии и при данной схеме включения не может превысить какое-то значение <shape id="_x0000_i1453" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image692.wmz» o:><img width=«47» height=«32» src=«dopb102892.zip» v:shapes="_x0000_i1453">. В то же время параметры источника внешнего сигнала взяты такими, что ток эмиттера существенно больше максимального значения тока в коллекторной цепи: <shape id="_x0000_i1454" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image694.wmz» o:><img width=«111» height=«32» src=«dopb102893.zip» v:shapes="_x0000_i1454">.
Тогда коллекторный переход оказывается открытым, падение напряжения на транзисторе—минимальным и не зависящим от тока эмиттера. Его значение для нормального включения при малом токе <shape id="_x0000_i1455" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image696.wmz» o:><img width=«25» height=«31» src=«dopb102894.zip» v:shapes="_x0000_i1455"> (<shape id="_x0000_i1456" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image698.wmz» o:><img width=«81» height=«32» src=«dopb102895.zip» v:shapes="_x0000_i1456">) равно
<shape id="_x0000_i1457" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image700.wmz» o:><img width=«146» height=«55» src=«dopb102896.zip» v:shapes="_x0000_i1457">
Для инверсного включения
<shape id="_x0000_i1458" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image702.wmz» o:><img width=«149» height=«55» src=«dopb102897.zip» v:shapes="_x0000_i1458"> (10.16)
В режиме насыщения уравнение (10.12) теряет свою справедливость. Из сказанного ясно, что, для того чтобы транзистор из активного режима перешел в режим насыщения, необходимо увеличить ток эмиттера (при нормальном включении) так, чтобы начало выполняться условие <shape id="_x0000_i1459" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image704.wmz» o:><img width=«111» height=«32» src=«dopb102893.zip» v:shapes="_x0000_i1459">. Причем значение тока <shape id="_x0000_i1460" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image636.wmz» o:><img width=«23» height=«32» src=«dopb102865.zip» v:shapes="_x0000_i1460">, при котором начинается этот режим, зависит от тока <shape id="_x0000_i1461" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image692.wmz» o:><img width=«47» height=«32» src=«dopb102892.zip» v:shapes="_x0000_i1461">, определяемого параметрами внешней цепи, в которую включен транзистор.
9. Измерение параметров биполярного транзистора.
Для проверки параметров транзисторов на соответствие требованиям технических условий, а также для получения данных, необходимых для расчета схем, используются стандартные измерители параметров транзисторов, выпускаемые промышленностью.
С помощью простейшего испытателя транзисторов измеряются коэффициент усиления по току <shape id="_x0000_i1462" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image705.wmz» o:><img width=«20» height=«20» src=«dopb102867.zip» v:shapes="_x0000_i1462">, выходная проводимость <shape id="_x0000_i1463" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image706.wmz» o:><img width=«28» height=«30» src=«dopb102898.zip» v:shapes="_x0000_i1463"> и начальный ток коллектора <shape id="_x0000_i1464" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image708.wmz» o:><img width=«35» height=«32» src=«dopb102899.zip» v:shapes="_x0000_i1464">
Более сложные измерители параметров позволяют, быстро определив значения <shape id="_x0000_i1465" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image710.wmz» o:><img width=«25» height=«30» src=«dopb102900.zip» v:shapes="_x0000_i1465">, <shape id="_x0000_i1466" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image712.wmz» o:><img width=«27» height=«30» src=«dopb102901.zip» v:shapes="_x0000_i1466">, <shape id="_x0000_i1467" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image714.wmz» o:><img width=«27» height=«30» src=«dopb102902.zip» v:shapes="_x0000_i1467">, <shape id="_x0000_i1468" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image716.wmz» o:><img width=«28» height=«30» src=«dopb102898.zip» v:shapes="_x0000_i1468">, <shape id="_x0000_i1469" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image717.wmz» o:><img width=«28» height=«32» src=«dopb102903.zip» v:shapes="_x0000_i1469"> транзисторов в схемах ОБ и ОЭ, оценить, находятся ли измеренные параметры в пределах допустимого разброса и пригодны ли испытанные транзисторы к применению по критерию надежности.
Параметры транзисторов можно определить также по имеющимся в справочниках пли снятым в лабораторных условиях характеристикам.
При определении параметров обычно измеряют обратные токи коллектора <shape id="_x0000_i1470" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image719.wmz» o:><img width=«33» height=«32» src=«dopb102904.zip» v:shapes="_x0000_i1470"> (всегда) и эмиттера <shape id="_x0000_i1471" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image721.wmz» o:><img width=«33» height=«32» src=«dopb102905.zip» v:shapes="_x0000_i1471"> (при необходимости) в специальных схемах для транзисторов — усилителей, работающих в выходных каскадах, и для транзисторов — переключателей. При измерениях малых токов используют высокочувствительные микроамперметры, которые нуждаются в защите от перегрузок.
Необходимо измерить также напряжения <shape id="_x0000_i1472" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image723.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102906.zip» v:shapes="_x0000_i1472">, <shape id="_x0000_i1473" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image725.wmz» o:><img width=«28» height=«32» src=«dopb102907.zip» v:shapes="_x0000_i1473">, <shape id="_x0000_i1474" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image727.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102908.zip» v:shapes="_x0000_i1474">, <shape id="_x0000_i1475" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image729.wmz» o:><img width=«38» height=«32» src=«dopb102909.zip» v:shapes="_x0000_i1475">, <shape id="_x0000_i1476" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image731.wmz» o:><img width=«38» height=«32» src=«dopb102910.zip» v:shapes="_x0000_i1476">.
Напряжение <shape id="_x0000_i1477" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image733.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102906.zip» v:shapes="_x0000_i1477"> измеряют при заданном токе <shape id="_x0000_i1478" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image734.wmz» o:><img width=«22» height=«30» src=«dopb102911.zip» v:shapes="_x0000_i1478"> ограниченном сопротивлением в коллекторе, по наблюдению на экране осциллографа участка вольтамперной характеристики, соответствующего лавинному пробою. Можно также измерять величину <shape id="_x0000_i1479" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image733.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102906.zip» v:shapes="_x0000_i1479"> вольтметром по падению напряжения на ограничивающем сопротивлении. При этом фиксируется показание прибора в момент резкого возрастания тока. Напряжение <shape id="_x0000_i1480" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image736.wmz» o:><img width=«28» height=«32» src=«dopb102907.zip» v:shapes="_x0000_i1480"> измеряется по изменению направления тока базы. Напряжение между эмиттером и коллектором фиксируется в момент, когда ток базы <shape id="_x0000_i1481" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image737.wmz» o:><img width=«53» height=«32» src=«dopb102912.zip» v:shapes="_x0000_i1481"> (при этом <shape id="_x0000_i1482" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image739.wmz» o:><img width=«47» height=«25» src=«dopb102913.zip» v:shapes="_x0000_i1482">). Величину <shape id="_x0000_i1483" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image727.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102908.zip» v:shapes="_x0000_i1483"> определяют аналогично напряжению <shape id="_x0000_i1484" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image733.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102906.zip» v:shapes="_x0000_i1484">. При нахождении <shape id="_x0000_i1485" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image741.wmz» o:><img width=«38» height=«32» src=«dopb102909.zip» v:shapes="_x0000_i1485"> измерение производится в схеме ОЭ в режиме насыщения при заданном коэффициенте насыщения. Желательно измерения производить в импульсном режиме, чтобы рассеиваемая транзистором мощность была минимальной. Величина <shape id="_x0000_i1486" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image731.wmz» o:><img width=«38» height=«32» src=«dopb102910.zip» v:shapes="_x0000_i1486"> определяется аналогично напряжению <shape id="_x0000_i1487" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«22755.files/image733.wmz» o:><img width=«40» height=«32» src=«dopb102906.zip» v:shapes="_x0000_i1487"> в схеме ОЭ.
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по коммуникациям
Реферат по коммуникациям
Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью
3 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Анализ свойств САР по ее передаточной функции
3 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Электронный вольтметр переменного тока действующих значений
3 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Фазоимпульсный модулятор
3 Сентября 2013