![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •4. Литература
- •15. Разевиг, в.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0 / в.Д. Разевиг. – м.: Солон–р, 2000. – 706 с.
- •Теоретический раздел Лекции
- •Тема1. Определение и классификация электронных приборов
- •Тема 2. Физические явления полупроводниковой электроники
- •2.1.3. Температурные свойства p-n-перехода
- •2.1.4. Частотные и импульсные свойства p-n-перехода
- •2.1.5. Переход металлполупроводник
- •Тема 3 Полупроводниковые диоды
- •Тема 4. Биполярные транзисторы
- •2.3. Системы параметров z,y,h.
- •В системе z–параметров напряжения на входе и выходе четырехполюсника зависят от токов ;
- •В этом случае сами параметры можно записать как:
- •3. Работа биполярного транзистора с нагрузкой
- •Тема 5. Полевые транзисторы
- •5. 1 Инженерные модели полевых транзисторов
- •5.1.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •3.2.2. Полевой моп-транзистор с изолированным затвором
- •Тема 6. Переключающие приборы
- •6.2. Триодные тиристоры
- •6.3. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •Тема 7. Элементы интегральных микросхем
- •7.1. Пассивные элементы интегральных микросхем
- •Тема 8. Компоненты оптоэлектроники
- •8.2. Характеристики светодиодов
- •8.3. Основные параметры светодиодов
- •8.4. Полупроводниковые приемники излучения
- •8.5. Фоторезисторы
- •8.6. Характеристики фоторезистора
- •5.7. Параметры фоторезистора
- •5.8. Фотодиоды
- •5.9. Характеристики и параметры фотодиода
- •5.10. Фотоэлементы
- •5.11. Фототранзисторы
- •5.12. Основные характеристики и параметры фототранзисторов
- •5.13. Фототиристоры
- •5.14. Оптопары
- •Тема 10 аналоговые устройства
- •Тема 11. Цепи питания транзисторов в режиме покоя
- •Тема12 . Усилительные каскады
- •12.1. Усилительный каскад с общим эмиттером
- •12.2. Усилительный каскад по схеме с общей базой
- •12.3 . Усилительный каскад с общим коллектором
- •12.4. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •12.5. Усилители большой мощности
- •Тема 13. Обратные связи в усилителях и генераторах
- •Тема 14. Усилители постоянного тока
- •14.1. Дифференциальные усилители
- •Тема 15.Операционные усилители
- •15.3. Неинвертирующий усилитель на оу
- •3.4.5. Параметры операционных усилителей
- •Тема 16. Электронные ключи
- •16.1. Электронный ключ на биполярном транзисторе
- •16.3. Быстродействующие ключи на биполярном транзисторе
- •16.4. Ключи на полевых транзисторах
- •Тема 17 цифровые логические устройства
- •Тема 18. Триггеры
- •Тема19. Мультивибраторы
- •8.5.1. Симметричный транзисторный мультивибратор
- •Тема 20. Анализ электронных схем на эвм
- •20.1. Математические модели полупроводниковых диодов
- •20.2. Нелинейная модель полупроводникового диода
- •1.3. Алгоритм определения параметров нелинейной модели диода
- •20.3. Математические модели биполярных транзисторов
- •3.2. Модель Эберса – Молла
- •3.3. Малосигнальная физическая т-образная эквивалентная схема
- •3.5. Модель Гуммеля – Пуна
- •3.6. Частотные свойства бт
3.3. Малосигнальная физическая т-образная эквивалентная схема
Малосигнальная
Т-образная эквивалентная схема БТ с ОБ
в активном режиме показана на рис. 3.2.
Она получена из модели Эберса – Молла
(см. рис. 3.1) путем замены диодов
VD1 и VD2 резисторами
,
,
сопротивления которых равны дифференциальным
сопротивлениям эмиттерного и коллекторного
переходов. Кроме того, исключены резисторы
,
,
имеющие малое сопротивление, источник
тока
и конденсатор
,
поскольку при обратном смещении
коллекторного перехода ток
очень мал, а диффузионная емкость
коллекторного перехода отсутствует.
Рис. 3.2
При
анализе усилительных устройств на БТ,
включенном по схеме с общим эмиттером
(ОЭ), данной эквивалентной схемой
(см. рис. 3.2) неудобно пользоваться,
поскольку выходной ток
определяется током общего вывода
.
Используя теорему об эквивалентном
генераторе тока, после соответствующих
преобразований можно получить
эквивалентную схему для включения с
ОЭ, показанную на рис. 3.3. В данной
схеме ток управляемого источника
определяется входным током базы
.
При этом коллекторный переход описывается
резистором с сопротивлением меньше
дифференциального сопротивления
коллекторного перехода
и конденсатором с емкостью больше
барьерной емкости коллекторного перехода
.
В данных выражениях
– статический
коэффициент передачи по току в схеме с
ОЭ.
Конденсаторы, моделирующие емкости p-n-перехода (см. рис. 3.2, 3.3), при рассмотрении работы БТ на низких частотах из схем можно исключить ввиду малой величины их емкости. На низких частотах их реактивное сопротивление оказывается очень большим и не влияет на работу усилителя. На высоких частотах их реактивное сопротивление уменьшается и становится соизмеримым с сопротивлениями переходов, поэтому они включаются в эквивалентную схему БТ на высоких частотах.
Рис. 3.3
Транзистор можно рассматривать как четырехполюсник (рис. 3.4), связь между напряжениями и токами которого описывается двумя функциями, в общем случае – нелинейными. В режиме малого сигнала статические характеристики БТ можно считать линейными, а значит, линейными будут и функциональные зависимости переменных составляющих токов и напряжений. Поэтому в режиме малого сигнала БТ можно рассматривать как линейный четырехполюсник, который в общем случае описывается различными системами параметров Z, Y, H и т.д.
Если
в качестве независимых переменных
выбрать входной ток
и выходное напряжение
,
тогда функциональные зависимости будут
иметь вид
,
.
Для малых приращений токов и напряжений,
используя теорему Тейлора в первом
приближении, получим
;
.
(20.30)
Приращения
токов и напряжений можно рассматривать
как гармонические колебания с комплексными
амплитудами
,
,
,
.
Частные производные обозначим
,
,
,
и получим уравнения четырехполюсника
в следующем виде:
;
.
(20.31)
Физический
смысл h-параметров
вытекает из данной системы уравнений:
– входное
сопротивление в режиме короткого
замыкания на выходе
для переменного тока;
–
коэффициент прямой передачи по току в
режиме короткого замыкания на выходе
для переменного тока;
– коэффициент
обратной связи по напряжению в режиме
холостого хода по входу
для переменного тока;
– выходная
проводимость в режиме холостого хода
по входу
для переменного тока.
Значения h-параметров зависят от рабочей точки, частоты сигнала (на высоких частотах они носят комплексный характер), а также от схемы включения БТ, в обозначении имеется третий индекс – б, э, к для схем включения ОБ, ОЭ, ОК соответственно.
На низких частотах, когда емкостными составляющими токов транзистора можно пренебречь ввиду их малости, h-параметры являются действительными величинами и представляют собой дифференциальные параметры, которые легко определяются по семействам ВАХ транзистора.
Система h-параметров БТ широко используется в инженерных методах расчета малосигнальных (линейных) усилителей. Как будет показано ниже, по значениям h-параметров БТ можно рассчитать основные параметры усилительного устройства. Поэтому важно уметь определять их значения в требуемой рабочей точке.
На рис. 3.5 показан графический способ определения h-параметров БТ, включенного по схеме с ОЭ. В заданной рабочей точке А на линейном участке семейства входных характеристик строим треугольник, проведя прямые параллельно оси абсцисс и ординат до пересечения со следующей характеристикой. Значения приращения токов и напряжений позволяют определить параметры h11э и h12э согласно выражениям:
,
(20.32)
.
(20.33)
Параметры
h21э,
h22э
определяются по семейству выходных
характеристик. Обратите
внимание на различие в обозначении
статического коэффициента передачи по
току в схеме с ОЭ h21Э
и дифференциального параметра h21э.
Через точку А' на семействе выходных
ВАХ, соответствующей точке А на семействе
входных ВАХ, проводим вертикальную
прямую до пересечения с соседней
характеристикой и находим
и
.
Задав приращение напряженияUкэ
и оставаясь на кривой, соответствующей
току базы
,
находим
.
Тогдаh21э,
h22э
вычисляем по формулам
,
(20.34)
.
(20.35)
а б
Рис. 3.5
Элементы малосигнальной T-образной эквивалентной схемы БТ с ОЭ, соответствующие определенной рабочей точке, можно определить по h-параметрам, найденным в ней:
;
;
(20.36)
;
.
(20.37)
На
практике по графикам очень трудно
определить h12э,
поэтому сопротивление
лучше рассчитать, пользуясь выражением
для дифференциального сопротивления
эмиттерного перехода
,
где
– ток эмиттера в рабочей точке.