Вопрос 10: Эквивалентные схемы биполярных транзисторов. Инерционные свойства транзи­сто­ров.

Эквивалентная схема транзистора

Каждый p-n переход можно представить в виде диодов с генераторами токов.

I_э I_к

– + – +

I₁ = f (U_эб) I₂ = f (U_кб)

U_эб U_кб

Если эмиттерный переход открыт, в цепи коллектора будет протекать ток, несколько меньше эмиттерного (α_nI₁). При инверсном включении эмиттерный переход заперт, а коллектор открыт, и прямому коллекторному току I₂ соответствует ток α₁ I₁. Далее преобразования в учебнике!!!!!! В результате соответствующих преобразований и решения уравнения с токами коллектора и эмиттера получаем семейство входных и выходных характеристик транзистора. Есть 2 области: активный раздел (U_кб<0) и режим насыщения (U_кб>0).

Влияние U_кб на ток I_э оценивается с помощью коэффициента образования связи по на­пряжению μ_кэ.

μ_кэ = – ∂ U_эб / ∂ U_кб | I_{э пост.}

Показывает, во сколько раз следует изменить Uкб для получения такого же изменения Iэ, которое дает Uэб. Знак «–» означает, что приращения напряжения должны быть в противоположной поляр­ности. Обычно мы рассчитываем транзисторы по постоянному току. Поэтому для построения тока существует эквивалентная схема реального транзистора.

I_э r’_б r_к.диф.

r’б – омическое сопротивление базы (100 – 200 Ом)

rк.диф – дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (более 109 Ом)

α – коэффициент передачи эмиттерного тока (0, 95 – 0,97)

Инерционные свойства транзистора. При быстрых изменениях входного сигнала (например, Iэ), в транзисторе проявляются инерционные свойства. Это объясняется конечным временем пролетом носителей заряда через базу; временем, необходимым для установления концентрации. При изменении Iэ на каком – либо приращение вначале Iк.

Нарисовать

τ_α – время, в течении которого устанавливается значение; τ_α = 1 / ω_α

ω_α – частота работы транзистора.

Вопрос 11: Схемы включения транзисторов.

Схема включения транзистора

В зависимости от того, какой электрод является общим для входного и выходного сиг­нала, различают 3 вида схем:

• с общей базой (ОБ)

• с общим эмиттером (ОЭ)

• с общим коллектором (ОК)

ОБ: ОЭ: ОК:

I_б

I _эм I_к I_б I_к

U_вых U_вх

U_вх U_вых U_вх U_кэ

U_бэ U_вых

U_бэ

U_эб U_кб

Источники постоянного напряжения и резисторы обеспечивают режимы по постоянному току, т.е. нужное значение напряжений и начальные токи. В справочнике приводятся се­мейства сходных и выходных характеристик для схем с ОБ и ОЭ. Входные характеристики: зависимость I_б от U. Выходные характеристики: зависимость I_к от U_кэ.

Для схем с ОЭ эти характеристики имеют следующий вид:

I_к Выходные I_к Входные

I_б > 0 в завис. от U_кб

I_б = 0

U_кэ U_кэ

Коэффициент передачи тока:

Для ОБ – коэффициент передачи эмиттерного тока – α.

Для ОЭ и ОК – коэффициент передачи коллекторного тока – β.

I_эм = I_к + I_б (для всех схем).

β = α / (1 – α), β > 1. Базовый ток – маломощный, в отличие от ….

ОЭ: I_к = β* I_э + I_кэ + U_кб / R*_{к. диф} (I_б = 0)

Практически все в справочнике, выбрав U_кб – получим I_к.

Коэффициент β сильно зависит от тока, в отличие от α.

П ри анализе усилительных свойств устройств, работоспособность которых уже обеспечи­вается выбором необходимых U и I., используют эквивалентные схемы для переменного тока.

ОЭ: R_к. β * I_б

б к

С*_к

U_кэ U_к

э R_{э. диф} С_э

Значения U, I значительно меньше постоянная. Эта схема – малосигнальная, параметры тоже называются малосигнальными. С_э и С_к определяются как для диодов.

С*_к = (1 + β) * С_к.

В схеме с ОЭ и ОК на два порядка более инерционные, чем с ОБ. Это все активные ре­жимы работы транзистора (режимы усиления). Кроме активного режима, транзистор мо­жет работать в режиме отсечки и насыщения. В режиме отсечки оба перехода заперты. В режиме насыщения оба перехода (и коллекторный, и эмиттерный) открыты. В режиме от­сечки течет малый ток, а в режиме насыщения падение напряжения мало на нем, токи оп­ределяются внешней цепью нагрузки (параметрами внешней цепи).