13. Эквивалентная схема замещения транзистора

На основании модели Молла-Эберса и с учетом сопротивления слоя базы эмиттерного и коллекторного переходов эквивалентная схема замещения транзистора для постоянной составляющей токов и напряжений имеет вид (см. рисунок).

Данная схема соответствует уравнению ВАХ Ik= α_NIэ+Ik0+Uk/rk. μэ.к. – генератор ЭДС, который учитывает эффект Эрли, а именно: напряжение на коллекторе модулирует толщину базы w, а также модулирует зависящий от w ток Iэ0’, а вместе с ним согласно Uэ=yt*ln(Iэ/Iэ0’) и ВАХ эмиттерного переходареально, если одна из входных величин Iэ или Uэ, то вторая является функцией Uk. Это влияние и называется внутренней обратной связью по напряжению. Б’-внутренняя базовая точка, которая отсчитывается от внешнего контакта базы. Для переменных составляющих вводятся емкости переходов Сэ и Ск, а величина α??? становится комплексной.

Рабочий режим транзистора задается с помощью постоянных напряжений и токов. Iк р.т.=f(U к р.т.). – выходная, I э р.т. = f(U э р.т.) – входная. При условии малости входного переменного сигнала Umsinwt суммарное напряжение на входе Uвх=U э р.т.+Um sinwt. Тогда параметры транзистора можно считать независимым от переменного сигнала и являющимися линейными функциями I к р.т.; U к. р.т.; Iэ р.т.; Uэ р.т.

14. Параметры эквивалентной схемы замещения транзистора

1 . Дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока при нормальном включении αn=α=(dIk/dIэ)≈ΔIk/ΔIэ|р.т; α≈1. 2. Объемное сопротивление базы - сопротивление п/п базовой области с учетом реальной конфигурации базы как в активной (на границах переходов), так и в пассивной ее части. Зависит от технологии изготовления, размеров, формы, rб≈200Ом.

3. Дифференциальное сопротивление эмиттерного и коллекторного переходов. rэ=(dUэ/dIэ)|Uk=const≈ΔUэ/ΔIэ|р.т.=yt/Iэ +см. дальше рисунок rk=( dUк/dIк)|Iэ=const≈ ΔUк/ΔIк|р.т. Определяется по выходным характеристикам Ik=f(Uk).

4. Коэффициент внутренней обратной связи по напряжению μэ.к., характеризующий влияние коллекторного напряжения на эмиттерное в связи с модуляцией толщины базы. Определяется по выходным характеристикам. Довольно мал и им обычно пренебрегают. μэ.к.= ( dUэ/dUk)|Iэ=const≈ΔUэ/ΔUk|р.т. Эквивалентная схема не содержит данного параметра.

5 . Обратный тепловой ток коллекторного перехода Ik0 (при Iэ=0 и Uk<0 (p-n-p)-обрыв эмиттера и обратное смещение коллекторного перехода).

6. Сэ, Ск – та же природа, что и емкости p-n перехода диода.

Все параметры транзисторов температурозависимы (диффузионная и барьерная емкости).

1 5. Схемы включения транзисторов. Схема с общей базой

На рисунке схема с ОБ для p-n-p транзистора, аналогично поменяв знаки и токи для n-p-n.

В такой схеме база будет общей для входной (Uэб) и выходной цепей (Uкб). Под действием входного переменного сигнала происходит модуляция поперечного сечения базы, в результате изменяется уровень инжекции носителей со стороны эмиттера и, следовательно, меняются токи на входе и на выходе. Ток коллектора следует за всеми изменениями тока эмиттера  схема включения транзистора с ОБ – это схема с эмиттерным управлениям. Выводы: Схема не усиливает по току (α<1). Схема имеет малое входное и большое выходное сопротивления, следовательно, схема с ОБ имеет плохие согласующие свойства. Схема с ОБ имеет хорошие усилительные свойства по напряжению (в режиме усиления). Транзистор в схеме с ОБ имеет хорошие температурные и частотные свойства. В схеме с ОБ ток неосновных носителей не участвует в процессе инжекции со стороны эмиттера.

ВАХ. Iэ=Iэ0(е^(uэб/yt)-1). Семейство трех входных ВАХ, снятое при постоянных напряжениях на коллекторе представляет собой узкий пучок характеристик, что говорит о том, что влияние выходного коллекторного напряжения на режим входной цепи очень слабое (незначительная внутренняя обратная связь)-эффект Эрли упомянуть (13). На выходных ВАХ видны два режима работы транзистора: активный (1 квадрант) и режим двойной инжекции (второй квадрант). В первом при Uкб>0 эмиттерный переход находится под прямым напряжением, а коллекторный под обратным. Ik=αnIэ+Iko+Uкб/rk. Учитывая слабую зависимость Ik От Uк в активном режиме, можно рассматривать транзистор как источник тока, управляемый током базы. В режиме двойной инжекции (насыщения) Uкб<0; оба перехода под прямым напряжением. Для этого режима характерен спад коллекторного тока при неизменном токе эмиттера. Это – результат встречной инжекции со стороны коллектора.

В ыводы: выходные ВАХ транзистора идут тем выше, чем больше ток эмиттера, что подтверждает правильность ранее сделанного вывод – схема с ОБ – схема с эмиттерным управлением. Схема применяется в усилителях высоких и сверхвысоких частот.