Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
50
Добавлен:
26.05.2014
Размер:
67.58 Кб
Скачать

38

получим матрицу комплексных Y-параметров биполярного транзистора при включении с общим эмиттером:

Y11(э) ,Y12(э)

, (2.12)

Y21(э) , Y22(э)

где:

.

Если S0 rБ>>1, тогда .

При этом:

.

Таким образом, для определения комплексных Y- параметров биполярного транзистора необходимо знать четыре низкочастотных параметра: g11 ,g12, g21=SO ,g22=gi и три дополнительных: τ, СКБ и rБ. Способы их определения из справочников приведены в разделе 2.4.

Используя комплексные Y-параметры биполярного транзистора с общим эмиттером, приведем без вывода комплексные Y-параметры транзистора для включения с общей базой и коллектором (способ их определения такой же, как и при нахождении параметров полевого транзистора при включении с общим затвором и истоком).

Y11(б) ; Y12(б) Y11+Y12+Y21+Y22;-(Y22+Y12)

Y21(б) ; Y22(б) -(Y22+Y21) ; Y22

Y11(к) ; Y22(к) Y11; -(Y11+Y12)

Y21(к) ; Y22(к) -(Y21+Y11); Y11+Y12+Y21+Y22

(2.13)

(2.14)

2.4. Способы определения дифференциальных параметров транзисторов по справочникам

2.4.1.Полевые транзисторы

В полевых транзисторах зависимость тока стока IC от напряжения затвор-исток UЗИ приближенно записывается в виде:

где IC(0) ток стока при напряжении UЗИ=0, UОТС -напряжение отсечки, при котором IC=0. Свойства полевых транзисторов, как активных элементов усилительных устройств, определяются семействами их сквозных и выходных вольтамперных характеристик. Первые показывают зависимость тока стока от напряжения на затворе, вторые- зависимость тока стока от напряжения на электродах исток-сток. В первом случае параметром семейства кривых является напряжение на стоке, а во втором- напряжение на затворе. Согласно выходным ВАХ полевого транзистора значение крутизны SO=g21 в стационарной точке соответствует отношению приращения тока стока ΔI2 к приращению напряжения ΔU1 на переходе затвор-исток при отсутствии приращения ΔU2 на зажимах исток-сток:

SO=ΔI2/ΔU1|ΔU2=0.

Дифференциальная проводимость gi=g22I2U2|ΔU1=0

соответствует отношению приращений тока стока к приращению напряжения исток-сток, при фиксированном напряжении на переходе затвор-исток ΔU1=0. При отсутствии в справочниках вольтамперных характеристик транзистора значение его крутизны обычно указывается в таблицах электрических параметров, где приводятся также значения входной, выходной и проходной емкостей: СЗИ, СИС,СЗС. Кроме того, крутизна S0 может быть вычислена из приближенного соотношения: S0=S0(0)[1-UЗИ/UОТС],

где S0(0) крутизна транзистора при напряжении UЗИ=0. Значения параметров g11 g12 транзисторов очень малы, порядка 10-8-10-10 См, поэтому их можно не учитывать. Очень часто в этих таблицах отсутствует и параметр g22 вследствие того, что проводимость нагрузки полевых транзисторов, включенная параллельной зажимам исток-сток, оказывается существенно больше g22, поэтому в расчетах её полагают равной или близкой нулю. Таким образом, значения SO, g22, CЗИ, СЗС, СИС полностью определяют комплексные Y-параметры эквивалентной схемы полевого транзистора при включении его с общим истоком, затвором и стоком.

2.4.2. Биполярные транзисторы

В области нижних и средних частот, где комплексные Y-параметры эквивалентной схемы рис.2.4 практически являются действительными, значения низкочастотных дифференциальных параметров в стационарной точке соответствуют следующим отношениям приращений:

где I1- приращение тока базы, U1 – приращение напряжения перехода база-эмиттер, I2 – приращение тока коллектора и U2- приращение напряжения между выводами эмиттер-коллектор в стационарной точке транзистора.

Параметр g12 очень мал и его часто полагают равным нулю. Низкочастотные g-параметры связаны с h-параметрами соотношениями:

В справочниках по полупроводниковым приборам обычно приводятся низкочастотные h-параметры биполярного транзистора для типовой рабочей точки. Часть их соответствует включению транзистора по схеме с общим эмиттером h21(э), а часть- включению с общей базой [h11(б) ,h22(б), h12(б)]. Используя их, можно вычислить низкочастотные Y-параметры транзистора для основного способа его включения с общим эмиттером, не прибегая к вольтамперным характеристикам. Эти выражения имеют вид:

g11(э)=1/h11(б)[1+h21(э)],

S0=g21(э)=h21(э)/h11(б)[1+h21(э)],

g22(э)=h22(б)+S0 h12(б).

Если выбранная рабочая точка отличается от указанной в справочнике, то необходим пересчет g-параметров по формулам:

-где g11 ,g12, g21, g22- дифференциальные g-параметры в выбранной рабочей точке, g(справ)- дифференциальные параметры указанные в справочниках, -I20 и I20(справ)-стационарный ток коллектора в выбранной рабочей точке и ток коллектора при измерениях соответствующего параметра. Приведем также полезные соотношения, позволяющие приближенно определить низкочастотные g-параметры биполярного транзистора: g22~I20/|UЭР|, где UЭР- напряжение Эрли, равное 100-150 В для маломощных транзисторов с n-p-n структурой и –60…-100 В для транзисторов со структурой p-n-p. Крутизна и входная проводимость: S0~I20/mVT , g11=S0/h21, где h21-коэффициент усиления тока в режиме короткого замыкания при включении транзистора с общим эмиттером. Два последних соотношения получают при дифференцировании экспоненциальных зависимостей токов коллектора и базы от напряжения на переходе эмиттер-база в стационарной точке.

Кроме низкочастотных параметров в комплексные Y- параметры биполярных транзисторов входят постоянная τ, емкость СКБ и объемное сопротивление базы rБ. Величина емкости СКБ обычно приводится в справочниках для типового режима измерения. Если стационарный режим отличается от режима измерений, то производят пересчет емкости по формуле:

СКБ(справ) и U20(справ)-справочные значения емкости и напряжения при режиме её измерения. Сопротивление базы rБ находится из выражения rБ=mτ* /СКБ, где τ*-постоянная цепи обратной связи на высокой частоте, обычно приводимая в таблицах электрических параметров справочников, m=1-3-коэффициент, учитывающий влияние технологии изготовления транзистора. При отсутствии в справочниках постоянной τ* сопротивление rБ можно найти из приближенного выражения: rБ~0,1/g11, если положить, что коэффициент m равен:m=1+rБ g11=1,1..

Постоянная для входной цепи биполярного транзистора

τ=S0rБ/2πfT,

где fT- граничная частота, для которой указывалась справедливость приведенной на рис.2.4 эквивалентной схемы Джиаколетто. В справочниках вместо fT часто указывается частота fИЗМ, при которой модуль h21(э, изм)=3, тогда частота fT находится из соотношения: fT=h21(э, изм) fИЗМ=3fИЗМ. Буква «э» в h21(э,изм) указывает, что коэффициент усиления тока в режиме короткого замыкания соответствует схеме включения транзистора с общим эмиттером. Таким образом, g11, g21, g22, CКБ, τ и rБ полностью определяют комплексные Y-параметры схемы Джиаколетто. В пособии при изучении свойств различных схем с биполярными транзисторами будет использоваться эта эквивалентная схема.

Низкочастотные параметры большинства современных маломощных биполярных транзисторов находятся в слдующих пределах: g11=10-2-10-3 См, g12~10-6-10-7 См, S0=50-150 мА/В, g22=10-4-10-5 См. Крутизна биполярных транзисторов, как правило, намного превосходит крутизну полевых транзисторов. Их внутреннее дифференциальное сопротивление имеет одинаковый порядок. Наиболее существенное различие между полевыми и биполярными транзисторами состоит в несоизмеримости их входных сопротивлений. Для биполярных-это всего единицы килоом или даже сотни ом, тогда как для полевых-это десятки и сотни мегом, т.е. практически бесконечно большая величина.

Соседние файлы в папке САЭУ кн.1