книги из ГПНТБ / Мазин П.Н. Основы ядерной электроники учеб. пособие

260

Рис. 5.2

носит название вольтамперных характеристик. 5а рис. 5.2 показаны типовые характеристики электронной лампы: анод­ но-сеточная и анодная. Видно, что они носят ярко выра­ женный нелинейный характер. Так как лампа всегда рабо­ тает на последовательно прнсоединеннув к ней нагрузку, то представляет интерес рассмотреть элементарный усили­ тель на электронной лампе, нагрузкой которого служит

Продифференцировав это выражение, имеем

О = Ыий + d iaRa

261

или

- dua = diaRa

Подставляя значение дифференциала

cii - J*duc ~d laRa

а«i

откуда

262

где s - динамическая крутизна, т.е. крутизна с уче­ том влияния резистора нагрузки.

Эквивалентная схема усилителя, упрощенная принципи­ альная схема которого приведена на рис. 5.3, может быть

получена заменой в формуле (5.1.4) дифференциалов при­ ращениями

в виде внутреннего сопротивления. На эквивалентной схе­ ме (рис. 5.4) нет влияния входа, т.е. не учтена реакция лампы на источник входного сигнала. Кроме того, эта схе­ ма составлена для средней области частот, когда не учи­ тываются реактивности. Более сложная схема содержит межэлектронные емкости и входное сопротивление лампы, как показано на рис. 5.4. Учтены входная емкость

263

лампы (триода), состоящий из трех слоев полупроводника, разделенных двумя р - п - переходами (рис. 5.5). Носите­

лектор, как и анод электронной лампы, служит для соби­ рания носителей заряда, идущих через второй f> -n -пе­ реход. В отличие ет электронной лампы транзисторы име­ ют два типа носителей заряда: электроны и дырки. Кроме того, в лампе электроны дрейфуют в электрическом поле, а в транзисторе носители заряда участвуют в двух типах движения: в диффузии и дрейфе. Условное обозначение транзистора приведено на рис. 5.5. В зависимости от то­ го, какие носители заряда испускаются эмиттером, разли­

Влияние переходов друг на друга на эквивалентной схеме

264

меньшей величины, так кале часть носителей заряда, ис­ пущенных эмиттером, рекомбинирует еще до перехода. На эквивалентной схеме этот ток обеспечивается генератором

терный ток oL3Js , где оС0 - коэффициент передачи коллекторного тока. Таким образом, в общем случае токи

4с ~

Если принять, что зависимость между током через пе­ реход такая же, как и у идеального диода, т.е. имеет вид

г = I, ( е и/</>т- / ) f

266

то вольтамперные характеристики транзистора будут иметь вид:

(

где ^з 0 » Ук о ~ обРатные токи эмиттерного и коллек­ торного переходов.

Пользоваться данными формулами сложно, поэтов их обычно упрощают. Наиболее часто применяют запись вольтамперных характеристик в следующем виде:

л=

L J3,0

где

У3.0

Э-°

267

Как видно из рис. 5.7, волыамперные характеристи­ ки транзистора в этом случае состоят из двух областей.

в импульсных схемах в режиме переключателя.

В зависимости от вида анализируемой принципиальной схемы применяется та или иная область характеристик. Так, для активного режима при |z^ | » использует­ ся только первый квадрант характеристик, а формулы, описывающие их, упростятся*

-+ 7к.о

7Э

иэ — ?т4п

71.0

Эквивалентная схема также упрощается, так как для линейного случая диод можно заменить дифференциальным сопротивлением перехода. Для змиттерного перехода име­ ем

268

а для коллекторного

Кроме дифференциальных сопротивлений переходов нуж­ но учесть их емкостные свойства. Обычно емкость учиты­ вается, когда на переход подается напряжение в обрат­ ном направлении. На рис. 5.8 приведена эквивалентная схема транзистора, работающего в режиме усиления мало­ го сигнала с учетом объемного сопротивления базы X^ (несколько десятков ом) и емкости коллекторного пере­ хода Ск >Сравнивая эквивалентные схемы электронной лампы и транзистора, можно отметить, что входное сопро-

Рис. 5.8

тивление у транзистора значительно меньше, чем у элек­ тронной лампы. Действительно, в первом случае входное сопротивление определяется вакуумным промежутком сет­ ка-катод, а во втором - дифференциальным сопротивлением перехода, которое не может быть большим при подаче на эмиттерный переход напряжения в пряном направлении, и объемным сопротивлением базы. 5 отличие от лампы у

269