Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

= 700мВ

200 400 600 Ube.mB Рис. 4.5. Передаточная характеристика.

г 3 4 5 6 7 8 9 10 UcE.B Рис. 4.6. Семейство выходных характеристик.

(3.1) поправочный коэффициент т в этом случае с большой точностью равен единице [4.1]. Тогда

(4.1)

так что 1с больше обратного тока Ig.

Часто транзистор можно рассматривать как линейный усилитель. Это справедливо в рабочей точке 1са, Ucea> в окрестности которой осуществляется управление малым сигналом. При расчете схем характеристика заменяется касательной в рабочей точке. Увеличение тангенса угла наклона касательной означает увеличение дифференциального параметра (параметра малого сигнала).

Изменение коллекторного тока Iq в зависимости от Ube характеризуется крутизной S:

u(£ = const

Эту величину можно рассчитать, используя выражение (4.1):

Js Vbe/Vt Jc

(4.2)

Таким образом, крутизна пропорциональна коллекторному току и не зависит от индивидуальных свойств каждого транзистора. Поэтому для ее определения не требуется измерений.

Зависимость коллекторного тока от напряжения коллектор-эмиттер характеризуется дифференциальным выходным сопро-

тивлением

и BE ~ const

Из рис. 4.6 видно, что с увеличением коллекторного тока оно уменьшается, так как наклон характеристики увеличивается. С высокой точностью сопротивление гв обратно пропорционально 1с, т.е.

ГсЕ = Uy/Ic.

(4.3)

Коэффициент пропорциональности Uy называется напряжением Эрли. Его можно определить, измерив ге. Тогда несложно рассчитать выходное сопротивление для любого коллекторного тока. Типовое значение [/у находится в пределах 80-200 В для п-р-п-транзисторов и 40-150 В для р - и-р-транзисторов.

В отличие от электронной лампы входной ток транзистора не равен нулю. Для описания входной цепи транзистора как нагрузки, соединенной с входным источником напряжения, вводят дифференциальное входное сопротивление

ве -

uce = CO

Его можно определить по входной характеристике 1в = /(Ube), приведенной на рис. 4.7. Эта характеристика, как и передаточная .характеристика (рис. 4.5), описывается экспоненциальной функцией. Таким образом, коллекторный ток пропорционален базовому току. Коэффициент пропор-

Ib,i

100 80 60

40 -20-

О 200 400 600 Ube.B Рис. 4.7. Входная характеристика.

циональности В = Idh называют коэффициентом статического усиления по току. Однако пропорциональность имеет место только в ограниченной области тока, так как В зависит от Эта зависимость показана на рис. 4.8. Дифференциальный коэффициент усиления по току в рабочей точке

ж ю- Ю- 10- . 10-

Рис. 4.8. Типовые зависимости коэффициентов статического и динамического усиления по току от коллекторного тока для маломощного тран- зистора.

определяется выражением

Зависимость этой величины от 1с тоже представлена на рис. 4.8. У мощных транзисторов максимум коэффициента усиления соответствует диапазону токов, измеряемых в амперах, а абсолютное его значение значительно ниже, чем у маломощных транзисторов. Зная Р и крутизну, можно рассчитать входное сопротивление

ГВЕ-

ГвЕ = eUsE/dls = dUsE/(8Icm = Р/5 =

= pt/V/c. (4.4)

В координатах рис. 4.7 можно изобразить семейство кривых с Uce в качестве параметра. Однако зависимость от Uce так незначительна, что кривые практически совпадают. При малых сигналах эта зависимость характеризуется коэффициентом обратной передачи по напряжению и обратной крутизной:

517,

const

и BE = cons

При малых коллекторных токах коэффициент обратной передачи по напряжению положителен, при больших-отрицателен. Абсолютное значение его не превышает 10 *. Поэтому влиянием обратной передачи практически можно пренебречь. При высоких частотах обратную передачу все же приходится учитывать. Ее же следует принимать во внимание при рассмотрении влияния емкости коллектор-база. К этому вопросу мы еще вернемся в гл. 14.

4.2. СХЕМА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

Имеются три основные схемы включения транзистора в усилительные цепи. В зависимости от того, присоединен ли эмиттер, коллектор или база к общей точке, различают соответственно схемы с общим эмиттером, коллектором или базой. Рассмотрим эти разновидности схем, так как они образуют основу устройств на транзисторах. Для наглядности рассмотрения будем исходить из п-р-п-транзисто-ров и используем р-и-р-транзисторы только там, где это необходимо. Во всех схемах можно заменить п-р-и-транзис-торы на р-п-р-транзисторы, поменяв одновременно полярность питающих напряжений (и электролитических конденсаторов). Параметром, который можно положить в основу рассмотрения, является напряжение база-эмиттер в рабочей точке Ubea составляющее для кремниевых транзисторов ~0,6 В, а для германиевых-примерно 0,2 В. Кроме того, необходимо

учесть, что обратный ток германиевых транзисторов намного больше, чем у кремниевых.

4.11. ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для анализа схемы с общим эмиттером (рис. 4.9) приложим такое входное напряжение X 0,6 В, чтобы мог протекать коллекторный ток порядка миллиампер.

Полные дифференциалы равны

dUgg +

dUgE +

dUcE die

dV,

dU,

Полученные частные производные упоминались в предыдущих разделах. Учитывая введенные выше обозначения и пренебре-

Рис. 4.9. Полная схема.

Рис. 4.10. Упрощенное изображение.

Коэффициент усилшиа по напряжению

AAUJ&U.= -S(Re\\reEl-, Входное сопротивление г, = гд£. Выходное сопротивление г,-*c 11СЕ

Если входное напряжение повысить на небольшую величину AUf, то коллекторный ток увеличится (рис. 4.5 и 4.6). Поскольку выходные характеристики проходят почти горизонтально, можно сделать допущение о том, что ток 1е зависит только от Ug, но не зависит от UeE- Тогда увеличение /с составит

AlexS-AUsE = SAU

Так как коллекторный ток источника напряжения протекает через сопротивление Rc, то падение напряжения на Re тоже повышается и выходное напряжение возрастает на величину

AU, = -AIc-RcV -SRc-AU

Таким образом, схема обеспечивает коэффициент усиления по напряжению

А = AUJAU.v -SRc.

(4.5)

Для анализа схемы установим взаимосвязь между входными и выходными величинами транзистора:

1в = hiUsE. UeE% I с = Ic(Vbe. UeE)-

гая обратной передачей (S, =

= д1в/дисЕ~ 0), получим основные уравнения

dig = {l/rgE)-dUgE, (4.6)

die = S-dUsE + (l/rcE)-dUeE. (4.7)

Эту систему уравнений можно записать в матричной форме:

(dlB\(l/rgE 0\/dUgE\ \dlc) U VrcEjKdUcE/

Согласно теории четырехполюсников, приведенная выше матрица коэффициентов называется У-матрицей. Наряду с ней используется также Я-матрица:

Между элементами этих матриц существуют следующие взаимосвязи:

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.