1. Вах идеального и реального p-n-перехода.

1. Прямая ветвь.

При выводе уравнения I=I_o∙exp[(U/φ_т)-1] (уравнение Эберса-Молла) пренебрегается процессами термогенерации и рекомбинации. Реально же они происходят: I_р=I_г, I_р – ток рекомбинации, I_г – ток генерации. При прямом токе увеличивается рекомбинационная компонента.

В области малых токов:

I_реал=I_{Эберс-Молл}. Объемное сопротивление всегда конечно.

U_p-n=U_пр – U_rb = U_пр – I∙r_b.

I_пр≈I_o∙exp( ), m – поправочный коэффициент неидеальности, m=1…2.

Реальный p-n-переход конечной ширины.

Состояние равновесия.

I_R=I_G, I_R – ток регенерации, I_G – ток генерации.

I_пр=I_диф+ I_R = exp(U/φ_т)+ exp(2U/φ_т).

В области больших токов:

Считается, что p и n области не имеют сопротивления, следовательно, напряжение прикладывается к p-n-переходу.

Различают две области: эмиттерную (область больших концентраций) и базовую (область малых концентраций).

U_p-n=U_вн – U_rb = U_вн – I∙r_b.

I_вн≈I_o∙exp( - 1), m – поправочный коэффициент неидеальности, m=1…2.

I_max/I_min = 10²…10³

2. Обратная ветвь.

Представляет собой кривую, изменяющуюся в пределах 3∙φ_т.

Не учитываются процессы генерации и рекомбинации.

С увеличением U_обр: I_G > I_R, I_G ~ f(U_обр), I_обр = I_o+I_G+I_уст.

В реальных p-n-переходах при увеличении U_обр: U_обр U_проб, происходит резкое повышение тока, что приводит к пробою p-n-перехода.

Существует три типа пробоев:

1. туннельный пробой – основан на туннельном эффекте – вероятность прохождения через потенциальный барьер без изменения энергии. Потенциальный барьер следует делать узким. φ_к=φ_ко+U_обр.

ВАХ имеет вид:

2. лавинный пробой – происходит в результате лавинного размножения носителей в области p-n-перехода. Наблюдаются в основном в широких p-n-переходах.

ВАХ имеет вид:

С ростом температуры U_m увеличивается.

3. тепловой пробой. При протекании тока выделяется мощность: Р=I_обр∙U_обр.

С ростом температуры (резкое возрастание) увеличивается I_обр, и, следовательно, Р. Также с ростом температуры растет U_m.

ВАХ имеет вид:

2. Усилительный каскад по схеме ок. Параметры и характеристики усилительного каскада

Рис. 3. Схема усилительного каскада с общим коллектором

Каскады с общим коллектором (ОК) обычно применяются для согласования высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки. Название свое они получили из-за того, что коллектор является общим для входного и выходного сигналов. Схема усилительного каскада с общим коллектором приведена на рис.1. В этом каскаде выходное напряжение снимается с резистора R₃, включенного в цепь эмиттера. Из-за того, что выходное напряжение практически равно входному напряжению, каскад с общим коллектором часто называют эмиттерным повторителем.

По переменной составляющей тока и напряжения коллектор соединен с общей точкой усилителя. Входное напряжение подается между базой и коллектором. Резисторы R₁ и R₂ задают напряжение покоя базы и совместно с резистором R₃ задают положение точки покоя на линии нагрузки. Конденсатор С₁ разделяет каскад и источник сигнала по постоянному току. Конденсатор С₂ разделяет каскад и нагрузку по постоянному току.

Основные свойства каскада ОК

1. Каскад не инвертирует фазу входного сигнала.

2. Каскад усиливает ток и мощность, а напряжение не усиливает.

3. Коэффициент усиления по напряжению на средних частотах всегда немного меньше единицы. Практически можно считать К»1.

4. Каскад охвачен 100%-ой последовательно-параллельной (последовательной по напряжению) отрицательной обратной связью.

5. Каскад имеет большое входное сопротивление R_ВХ (обычно десятки и сотни кОм без учета сопротивления базового делителя) из-за 100%-ой последовательной по входу и параллельной по выходу отрицательной обратной связи (см. пункт 4).

6. Каскад имеет малое выходное сопротивление R_ВЫХ (обычно десятки Ом) из-за 100%-ой последовательной по входу и параллельной по выходу отрицательной обратной связи (см. пункт 4). При прочих равных условиях каскад ОК имеет более широкую полосу пропускания, чем каскад ОЭ, но более узкую, чем каскад ОБ.

Основные формулы каскада ОК

Коэффициент усиления тока

.

Коэффициент усиления напряжения каскада

или упрощенно .

Входное сопротивление при большом сопротивлении базового делителя

;

с учетом сопротивления базового делителя

,

где – сопротивление базы.

Выходное сопротивление

,

где .

Коэффициент усиления напряжения для области средних частот

,

где .

Коэффициент усиления по ЭДС

.

БИЛЕТ № 4

1. Выпрямительные диоды, параметры и характеристики.

2. Дифференциальный усилительный каскад на биполярных транзисторах. Параметры и характеристики усилительного каскада.

3. Файл A_UANIN1-05.CIR.