книги из ГПНТБ / Дьяконов В.П. Лавинные транзисторы и их применение в импульсных устройствах

Последнее выражение .позволяет рассчитать зависимость дифференциального сопротивления от тока в следующем порядке: 1) из (1.71) рассчитываем М, задаваясь рядом значений тока Іэ, 2) из (1.74) находим dMjdR, 3) из (1.76) вычисляем R0, 4) из (1.70) определяем / к, 5) по данным пи. 3 и 4 строим зависимость R0 в функции от 1к.

При таком алгоритме построения зависимости Ro(R<) приходится иметь дело с уравнениями в явном виде, что облегчает вычисления. Рассчитанное семейство зависи­

Рис. 1.19. Семейство зависимостей модуля дифференциального отрицатель­ ного сопротивления от тока при /у = 0 и RQ =0,5; 1 ; 2; 5 и 10 кОм (кривые

1—5 соответственно).

модулю, так как в расчетном диапазоне токов RQотри­ цательно. Из расчетов следует, что лавинный транзи­ стор позволяет получать отрицательное дифференциаль­ ное сопротивление, изменяющееся в весьма широких пределах (практически от нуля до десятков килоом).

Для построения многих импульсных схем представ­ ляет интерес возможность изменения в широких преде­ лах напряжения в максимуме ВАХ. Как и для тиристо­ ров, для лавинных транзисторов целесообразно ввести понятие о пусковой характеристике і[2 2 ], т. е. зависимо­

сти напряжения в максимуме U^ от тока управления /у.

4 0

В точке максимума ВАХ имеет условие Я0='0, что в со­ ответствии с !(1.76) возможно при dM/dI3= 0. Из (1.74) видно, что последнее условие выполняется при

Решая это трансцендентное уравнение методом 'после­ довательных приближений или графически, можно най­ ти значение тока /э = /' эмиттера в точке максимума

ВАХ. Решение показывает, что обычно выполняются не­

Используя :(1.69) и <(1.79), можно получить зависимость напряжения в максимуме ВАХ от управляющего тока /у, т. е. пусковую характеристику лавинного транзистора

i/'-vt/p. Следовательно, участок отрицательного сопро­

41

стабильность точки максимума іВАХ. Из і(1.80) ясно, что

с увеличением Re влияние, тока Ік0 возрастает, что ухуд­ шает температурную стабильность. В области достаточно низких температур можно считать, что А<о пренебрежи­ мо мал. Тогда из (1.80) можно получить более простое выражение (полагаем также

Семейство пусковых характеристик лавинного тран­ зистора, рассчитанное для различных значений Rs, по­ казано на рис. 1.20. С помощью пусковой характеристи-

ки можно найти напряжение в максимуме ВАХ при на­ личии «утечки» коллекторного перехода RyT, обуслов­ ленной, например, его загрязнением или несовершенст­ вом технологии. Пересечение пусковой характеристики с прямой, имеющей наклон 1 /і?ут, определяет значение

напряжения =-С/'ут при наличии утечки. Уменьшение

42

RjT сказывается тем сильнее, чем больше Re- Поэтому при расчете различных схем надо выбирать Re таким, чтобы при 'наименьшем возможном значении іДт напря­ жение t/p падало незначительно. Для маломощных гер­

маниевых транзисторов приемлемая величина Re со­ ставляет сотни ом — единицы килоом. У кремнивых транзисторов Re можно увеличить до десятков килоом.

Приведенные рекомендации относятся к случаю, ког­ да ток управления /у фактически является током утеч­ ки. При введении внешнего тока управления /у запира­ ющей полярности, превышающего по величине макси­ мальный ток утечки и ток До, можно легко устранить их вредное 'влияние и приблизить Uр к величине, близкой к UM. При этом можно значительно увеличить Re, спо­ собствующее увеличению чувствительности импульсных схем к запуску, не ухудшая температурную стабиль­ ность ВАХ.

іВ некоторых случаях, вводя искусственную утечку путем включения 'сопротивления между базой и коллек­ тором, можно менять Uр, изменяя сопротивления Re-

Как видно из рис. 1.20, пусковые характеристики, соот­ ветствующие большим Re, пересекаются с нагрузочной прямой при меньших значениях напряжения Ѵ^. Это

свойство делает возможным регулировку параметров импульсов в ряде схем путем изменения Re или Дут.

1.5. Анализ S-образных ВАХ лавинного транзистора со стороны эмиттера

Для схемы включения лавинного транзистора со сто­ роны эмиттера (рис. 1.21,а) в неявном виде ВАХ задана совокупностью уравнений, справедливых и для ее экви­ валентной схемы (рис. 1.21, б) (24]:

где М, как и ранее, определяется из выражения (1.29).

43

Этим уравнениям можно придать явный вид, исполь­ зуя в качестве их параметра коэффициент лавинного умножения М. В. этом случае ВАХ определяется зависи­ мостями [/э=!ф'(М) и /э = ф(М), где М может меняться от значения М= 1 до

Рис. 1.21. Реальная (а) н эквивалентная (б-) схемы включения транзистора со стороны эмиттера.

Используя уравнения (1.81) и (1.84), получаем

где использована также формула (1.43).

■На рис. 1.22 представлены результаты расчета іВАХ

сти позволяют оценить влияние сопротивления в цепи коллектора на форму ВАХ.

Схема включения лавинного транзистора со стороны эмиттера представляет интерес в связи с возможностью применить ее в генераторах синусоидальных колебаний и усилителях, использующих дифференциальное отрица-

44

тельное сопротивление лавинного транзистора. По условиям ограни­ чения мощности, рассеиваемой на транзисторе, эти схемы работают лишь на начальном участке ВАХ, характеризующемся малыми токами (порядка единиц миллиампер).

В области малых токов необхо­ димо определить дифференциаль­ ное отрицательное сопротивление в функции от тока эмиттера и коорди­ наты особых точек ВАХ: плавающе­ го потенциала эмиттера Ua0 при токе эмиттера, равном нулю, и экстрему­ ма ВАХ по напряжению. Для рас-

сматриваемой области можно пренебречь падением на­

лавинного транзистора со стороны эмиттера по постоян­ ному току

которое может быть отрицательным.

Дифференциальное сопротивление определяется диф­

Оно может быть отрицательным при ao/Wo>B +іц>т/Іэ{Яб+

+ Гб)]-

45

Плавающий потенциал эмиттера Ua0 можно найти, полагая в (1 .8 8 ) /э= 0 ,

В точке экстремума ВАХ выполняется равенство ИэтФ— =0. Приравнивая в связи с этим .(1.90) нулю, найдем ток '/э= /д в точке экстремума ВАХ

Рис. 1.23. Семейство входных ВАХ в области малых токов при (R g+rg)= const и С/,/г/Л=ѵаг (а) u U J U Mt=const н (К6+ г б)=ѵат (О).

дифференциальное сопротивление уменьшается, а при Uo^Up участок отрицательного сопротивления исчезает и ВАХ вырождается в обычную входную характеристи­

-Для области больших токов интересно оценить мак­ симальное значение тока /Э7П0Ж, соответствующего точке пересечения ВАХ с осью -ординат. В релаксационных устройствах, использующих лавинные транзисторы в

4 6

общее решение которой, к сожалению, оказывается слишком сложным. іВ связи с этим примем упрощающие анализ условия: RK^>R3\ 4 <>Л<о; а9(/э) = ц 0 = const

со стороны базы.

Исключим также из рассмотрения и малое сопротивле­ ние полагая, что оно входит в состав RK- В этом слу­

чае для построения ВАХ задаемся рядом значений /1; и находим

Наконец из выражений (1.97) и (1.103) находим напря­ жение на базе

Таким образом, благодаря введению промежуточного параметра Ік, найден алгоритм построения ВАХ в виде зависимости заданной в параметрической форме,

48

На форму іВАХ существенно влияют величины RK, R3 и Uо .(рис. 1.25). іКак видно из рис. 1.25,а, увеличение ІІ0 приводит к увеличению тока в максимуме іВАХ, т. е. ха-

5

6

рактеристики являются управляемыми. При напряжении Uo^U участок, соответствующий отрицательной про­ водимости, исчезает и ВАХ вырождается в обычную входную характеристику транзистора в схеме с общим эмиттером (кривая /). Сходный характер изменения формы ВАХ дает уменьшение сопротивления RK. В обоих случаях участок отрицательной проводимости наблюда­ ется при малых напряжениях на базе, не превышающих ~0,2 В.

49