2.1.4. Указания к заданию 4

Перерисовав статические характеристики полевого транзистора, определяют дифференциальные параметры в заданном рабочем режиме. Метод их нахождения изложен в теоретической части пособия. По выходным характеристикам на низкой частоте определяются два параметра – крутизна S и выходное сопротивление R_i

Статический коэффициент усиления μ обычно нельзя найти непосредственно по выходным характеристикам, этот параметр вычисляется по формуле (68). Все три параметра можно найти непосредственно по семейству передаточных характеристик, если оно включает заданную рабочую точку.

Расчет полевого транзистора на высокой частоте проводится с помощью физической эквивалентной схемы, приведенной на рис.28. В справочниках приводятся значения емкостей С_вх или , С_прох= С_ЗС и С_вых= С_СП. Приведенные значения , которая обозначается как емкость затвор-исток, фактически, включают емкость затвор-канал С_ЗК и паразитную емкость затвор-исток С_ЗИ:

= С_ЗК+ С_ЗИ

Входная емкость С_вх имеет, согласно (72), три составляющие:

С_вх= С_ЗК+ С_ЗИ+ С_ЗС

При расчетах положим С_ЗИ= С_ЗС, поскольку причина их появления одна и та же. Сопротивление канала r’_K определяется по найденному значению крутизны по формуле (69):.

r’_K=1/ S₀

После нахождения всех параметров строится эквивалентная схема для области высоких частот. По этой схеме можно выполнить расчеты любых параметров на любой частоте. Частотная зависимость крутизны дается выражением (71), входная проводимость согласно эквивалентной схеме равна

,

где k=ωτ_S= ω/ω_S;

ω – рабочая частота;

τ_S= r’_KС_ЗК и ω_S=1/τ_S - постоянная времени и граничная частота крутизны.

2.1.5. Указания к заданию 5

Перерисовав статические характеристики биполярного транзистора, на семействе выходных характеристик строится нагрузочная прямая по точкам, в которых она пересекает оси координат согласно уравнению (31). Однако рабочая точка на выходных характеристиках будет находиться либо в режиме отсечки (транзистор выключен), либо в режиме насыщения (транзистор включен). Эти точки (E и D) показаны на рис. 16 треугольниками. Остаточное напряжение U_КН находится непосредственно по графику как абсцисса точки D, соответствующей режиму насыщения. Для надежного отпирания транзистора и получения малого времени включения необходимо подавать входной ток, в несколько раз больший, чем требуется для начала режима насыщения. Напряжение U_КЭнас рассчитывается по формуле (38), полагая _i=1, коэффициент насыщения S=2÷5.

Разность напряжений U_КН и U_КЭнас дает падение напряжения на омическом сопротивлении коллектора r_KK. Отсюда:

.

Мощность P_вх, потребляемая входной цепью ключа в состоянии «включено»:

,

где U_БЭнас находят по входной характеристике транзистора при U_КЭ=0 (т.е. для режима насыщения) для заданного отпирающего тока базы I⁺_Б. (см. рис. 20).

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в состоянии «включено», равна:

P_Квкл=I_КН∙U_КН.

Сопротивление транзистора в состоянии «включено», равно:

R_вкл=U_КН / I_КН.

2.1.6. Указания к заданию 6

Перерисовав статические характеристики полевого транзистора, на семействе выходных характеристик строится нагрузочная прямая по точкам, в которых она пересекает оси координат согласно уравнению

E_C=U_СИ+I_CR_C,

В ключевом режиме рабочая точка на выходных характеристиках находится либо в режиме отсечки (транзистор заперт, ключ разомкнут), либо на начальном линейном участке ВАХ (транзистор открыт, ключ замкнут). Остаточное напряжение открытого транзистора определяется сопротивлением канала r’_K и током насыщения I_СН (74). Сопротивление канала согласно (69) является обратной величиной крутизны на пологом участке ВАХ при

U_ЗИ= ,

где – заданное отпирающее напряжение. Таким образом, формулу (75) можно записать в виде:

.

Крутизна находится по семейству ВАХ транзистора.

Остаточное напряжение найденное графически U_{ост,граф} может не совпадать с рассчитанным значением. Оно может быть больше рассчитанного, если область стока имеет заметное омическое сопротивление r_c’. Однако чаще расхождение объясняется неточностью математической модели, отраженной в формулах (64), (69), которые справедливы лишь в ограниченной области токов и напряжений.

Мощность P₀, потребляемая замкнутым ключом и мощность P_тр, рассеиваемая в открытом транзисторе вычисляются по формулам:

P₀= E_C I_CН

P_тр= U_остI_CН

Длительности фронта и среза импульса определяются по формулам (76) и (77) при заданной емкости нагрузки.