- •Электроника и схемотехника
- •Аналоговых электронных
- •Устройств
- •Учебное пособие
- •1. Полупроводниковые приборы
- •1.1. Полупроводниковые диоды
- •1.1.1. Устройство и классификация полупроводниковых диодов
- •1.1.2. Физические процессы в p-n-переходе
- •1.1.3. Работа диода при подключении внешнего обратного напряжения
- •1.1.3.1. Тепловой ток диода
- •1.1.3.2. Токи генерации и утечки в реальных диодах
- •1.1.4. Работа диода при подключении внешнего прямого напряжения
- •1.1.5. Основные параметры диодов
- •1.1.5.1. Сопротивления диода
- •1.1.5.2. Емкости диода
- •1.1.6. Типы полупроводниковых диодов
- •1.1.6.1. Выпрямительные диоды
- •1.1.6.2. Стабилитроны
- •1.1.6.3. Варикапы
- •1.1.6.3.1. Вольт-фарадная характеристика варикапа
- •1.1.6.3.2. Добротность варикапа
- •1.1.6.4. Туннельный диод
- •1.1.6.4.1. Принцип квантово-механического туннелирования
- •1.1.6.4.2. Вольт-амперная характеристика туннельного диода
- •1.1.6.5. Импульсные диоды
- •1.1.6.6. Диоды с накоплением заряда
- •1.1.6.7. Диоды с барьером Шоттки
- •1.1.6.8. Лавинно пролетные диоды
- •1.1.6.9. Фотодиод
- •Рассмотрим общие характеристики фотодиодов.
- •1.2. Биполярные транзисторы
- •1.2.1. Устройство и режимы работы транзистора
- •1.2.2. Физические процессы, протекающие в транзисторе, работающем в активном режиме
- •1.2.3. Схемы включения, основные характеристики и параметры транзисторов
- •1.2.3.1. Схема включения транзистора с общей базой (об)
- •1.2.3.2. Основные параметры транзистора с об
- •1.2.3.3. Схема включения транзистора с общим эмиттером (оэ)
- •1.2.3.4. Выходные и входные характеристики транзистора , включенного по схеме с оэ
- •1.2.3.5. Параметры транзистора, включенного по схеме с оэ
- •1.2.3.6. Схема включения транзистора с общим коллектором (ок)
- •1.2.3.7. Параметры транзистора с ок
- •1.2.4. Эквивалентные схемы транзисторов
- •1.2.4.1. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла
- •1.2.4.2. Дифференциальные параметры и малосигнальные эквивалентные схемы транзистора
- •1.2.4.3. Эквивалентная схема транзистора в h-параметрах
- •1.2.4.5. Эквивалентная схема транзистора в y-параметрах
- •1.2.5. Инерционные свойства биполярного транзистора. Зависимость параметров биполярного транзистора от частоты.
- •1.2.5.1. Процессы в схеме с общей базой
- •1.2.5.2. Процессы в схеме с оэ
- •1.3. Полевые транзисторы
- •1.3.1. Транзисторы с управляющим p-n-переходом.
- •1.3.1.1. Устройство и принцип работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом
- •1.3.2. Полевой транзистор, включенный по схеме с ои а) с n-каналом,
- •1.3.2. Дифференциальные параметры.
- •1.3.3. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •1.4. Тиристоры
- •1.5. Интегральные схемы
- •1.6. Полупроводниковые датчики и индикаторные приборы
- •1.6.1. Полупроводниковые датчики температуры
- •1.6.2. Магнитополупроводниковые приборы
- •1.6.3. Приборы с зарядовой связью
- •1.6.4. Фотоэлектрические приборы. Понятие об оптоэлектронных приборах.
1.2.3.2. Основные параметры транзистора с об
а также:
входное сопротивление
выходное сопротивление
В схеме с ОБ
(1.2.10)
(1.2.11)
где - сопротивление открытого эмиттерного перехода, составляющее десятки Ом.
, (1.2.12)
где , т. К. .
Таким образом, схема с ОБ характеризуется малым входным сопротивлением, отсутствием коэффициента усиления по току, большим усилением по напряжению и мощности.
1.2.3.3. Схема включения транзистора с общим эмиттером (оэ)
Схема включения транзистора с ОЭ представлена на рис. 1.2.5. В данной схеме источники Uкэ и Uбэ обеспечивают нормальный активный режим работы транзистора. Оба источника имеют одинаковую полярность. Напряжения между базой и эмиттером и коллектором и эмиттером должны удовлетворять условию |Uбэ|<|Uкэ|, для того, чтобы коллекторный переход был смещён в обратном направлении. Из уравнения для коллекторного тока с учетом баланса токов (1.2.6) получим значение тока коллектора, выраженного через входной ток базы.
Рис. 1.2.5. Схемы включения транзистора с ОЭ
, (1.2.13)
подставив уравнение Кирхгофа Iэ = Iк + Iб, получим:
. (1.2.14)
Выразим ток коллектора через ток базы:
(1.2.15)
Обозначим - коэффициент передачи тока базы, тогда . С учетом произведенных обозначений получим выражение, которое определяет дифференциальное сопротивление коллектора
(1.2.16)
Выразим коллекторный ток через (1.2.16)
Iк=Iб +Uкэ/r*к.диф (1.2.17)
Второе слагаемое в (1.2.17) есть не что иное как (+1)Iкб0 =Iкэ0 “сквозной” ток коллектора в схеме с ОЭ. Он больше, чем в схеме с ОБ. Значение r*к.диф, напротив, в (+1) раз меньше, чем rк.диф, т.е. влияние напряжения на коллекторе на величину тока коллектора значительно сильнее. Значение примерно составляет: = 20...300.
1.2.3.4. Выходные и входные характеристики транзистора , включенного по схеме с оэ
Для транзистора, включенного по схеме с ОЭ выходные характеристики - это семейство кривых при , а входные характеристики представляют семейство кривых , при , которые имеют экспоненциальный вид. На рис.1.2.6 и рис.1.2.7 представлены семейства выходных и входных характеристик для транзистора, включенного по схеме с ОЭ.
При включении транзистора с ОЭ выходные характеристик полностью располагаются в первом квадранте, в то же время изменение положительного значения входного тока начинается не от нулевого значения входного напряжения, как в случае схемы с ОБ, а при некотором его положительном значении из-за падения напряжения на эмиттерном переходе от тока , при .
Рис. 1.2.6. Выходные характеристики транзистора, включенного
по схеме с ОЭ
Рис. 1.2.7. Входные характеристики транзистора, включенного
по схеме с ОЭ
1.2.3.5. Параметры транзистора, включенного по схеме с оэ
Основные параметры в схеме с ОЭ будут следующими:
-коэффициент усиления по току
; (1.2.18)
-входное сопротивление
, (1.2.19)
где В – статический коэффициент передачи тока базы. В схеме с ОЭ , тогда входное сопротивление будет равно
; (1.2.20)
-коэффициент усиления по напряжению
, (1.2.21)
где , т. к. .
Таким образом, схема ОЭ имеет большее чем схема ОБ входное сопротивление и усиливает сигнал как по току, так по напряжению и мощности.