книги из ГПНТБ / Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы Учеб.пособие для радиотехн.вузов и фак

рекомбинации в базе, а также электронная компонента тока эмиттера незначительны. Тангенс угла наклона характеристики

передачи численно равен коэффициенту передачи тока а =

С ростом тока эмиттера коэффициент а незна-

dl. UK—const

чительно уменьшается, что объясняется возрастанием скорости рекомбинации при увеличении объёмного заряда неосновных но­ сителей в базе. Малое изменение вида характеристик IK= f (1а) при подаче отрицательных напряжений на коллектор непосредст­ венно связано с почти горизонтальным ходом коллекторных ха­ рактеристик. Уравнение (23.2) является аналитическим выраже­ нием характеристики передачи, и так как а незначительно зави­ сит от 13, можно считать, что токи коллектора и эмиттера свя­ заны между собой линейно.

Нетрудно видеть, что характеристики передачи могут быть получены построением из семейства выходных характеристик и наоборот.

Характеристики обратной связи U3 = f(UK) при I 3 = const могут быть получены построением из семейства входных харак­ теристик. Характеристики обратной связи 'показаны на рис. 23-15. Они имеют очень небольшой наклон, что свидетельствует о сла­ бом влиянии поля коллектора на токопрохождение в цепи эмит­ тера. Расстояние между характеристиками U3=f(UK) по верти­ кали резко уменьшается с ростом тока, что является следствием нелинейности входных характеристик триода.

630

Поскольку из рассмотренных четырёх семейств статических характеристик независимыми являются только два, то на прак­ тике обычно ограничиваются снятием двух семейств — чаще

всего выходных характеристик и характеристик обратной связи, как более удобных для расчётов.

схеме с общим эмиттером имеют несколько иной вид, чем ха­ рактеристики в схеме с общей .базой. Выходные характеристики триода в схеме с общим эмиттером (рис. 23.16) в отличие от ха­ рактеристик триода в схеме с общей базой имеют участок с кру­ тым наклоном не при малых положительных, а при малых от­ рицательных напряжениях коллектора и на пологом участке — больший наклон. Расположение крутого участка при отрица­ тельных UK объясняется тем, что в данном случае из-за того, что напряжение на базе отрицательно, открытие коллек­ торного перехода и появление тока проводимости в цепи кол­ лектора происходит не при положительных напряжениях кол­ лектора UK, а уже при отрицательных, при которых \UK\ < \U6\. Больший наклон пологого участка вызывается тем, что в данной схеме включения коллекторное напряжение U к оказывается частично приложенным к эмиттерному переходу (через сопро­ тивления коллектора, коллекторного перехода и базы).

Особенностью входных характеристик триода в схеме с об­ щим эмиттером (рис. 23.17) является различный характер зави­ симости их наклона от коллекторного напряжения при UK< U6

631

жения базы наклон характеристик незначительно увеличивает­ ся. В случае, когда напряжение коллектора становится меньше напряжения базы, наклон характеристики резко уменьшается

632

благодаря тому, что коллекторный переход при ]UKI < \U6\ от­

крывается.

Характеристики передачи в схеме с общим эмиттером доста­ точно линейны и лежат узким веером, но только при больших напряжениях на коллекторе. При малых напряжениях на кол­ лекторе наклон характеристик сильно зависит от напряжения'^* (рис. 23.18).

Характеристики обратной связи в схеме с общим эмиттером (рис. 23.19) имеют круто восходящий участок, на котором суще­ ствует сильная взаимная связь между напряжением коллектора и базы. Этот участок соответствует напряжениям коллектора UK меньшим, чем напряжение базы U б, и наличие сильной взаим­ ной связи объясняется тем, что в этих режимах коллекторный переход оказывается открытым, благодаря чему ток в базе соз­ даётся двумя параллельно работающими переходами — коллек­ торным и эмиттерным. При \UK > \U6\ коллекторный переход закрывается и обратная связь резко ослабевает, оставаясь, од­ нако, более сильной, чем в схеме с общей базой, из-за частичного воздействия коллекторного напряжения на эмиттерный переход через сопротивления коллектора, коллекторного перехода и базы.

Заметим, что из статических характеристик, снятых в схеме с общим эмиттером, легко получить путём пересчёта характе­ ристики для других схем включения. Так, для схемы с общей базой:

^ э — ^ к + ^ б ' U э ~ ^ 6 ’ ^ к б — ^ к э — U б■

Обратный пересчёт обычно даёт большие погрешности, так как малые величины: ток базы I g и напряжение эмиттер—база

633'

U3s — приходится вычислять как разность двух больших ве­ личин. В связи с этим следует считать основным семейством характеристик плоскостного триода семейство, снятое для схе­ мы с общим эмиттером. Этот вывод подкрепляется также тем,

что практически триоды наиболее часто используются в схеме с общим эмиттером и, следовательно, для расчётов чаще всего нужно именно это семейство характеристик.

Характеристики точечного триода

Статические характеристики точечного германиевого триода в схеме с общей базой показаны на рис. 23.20—23.23.

При снятии этих характеристик за независимые переменные приняты токи, поэтому непосредственное сравнение большин­ ства из них с характеристиками плоскостных триодов затрудни­ тельно. Лишь коллекторные характеристики снимаются фактически в одинаковых условиях и отличаются только противопо­ ложным выбором осей.

Сравнение этих характеристик с соответствующими харак­ теристиками плоскостных триодов показывает', что в точечных триодах имеет место более сильная зависимость тока коллек­ тора от напряжения на коллекторе. Это говорит о том, что в то­ чечных триодах наряду с диффузионной составляющей тока большую роль играет также движение неосновных носителей под действием поля коллектора и соответствующий ток прово-

6 3 4

димости. Электрические поля в микрообластях р-п переходов в точечных триодах сильно неоднородны и даже при малых UK достигают значительной величины. Поэтому изменения VK при­

водят к существенным изменениям тока коллектора. По своему виду коллекторные характеристики точечных триодов напоми­ нают анодные характеристики вакуумных триодов при Uc> 0. Существенная зависимость от тока (или напряжения) коллек­ тора наблюдается также и на других статических характеристи­ ках точечных триодов.

У точечных триодов коллекторный ток может иметь боль­ шую величину, чем эмиттерный. При этом величина коэффици­ ента усиления по току а может доходить до 3—4 н более.

635

§ 23.4. Параметры полупроводниковых триодов

Системы параметров

Для описания свойств полупроводниковых триодов наряду с характеристиками широко применяются характеристические па­ раметры— величины, дающие связь между малыми изменения­ ми токов и напряжений в приборе. Ввиду того, что полупровод­ никовые триоды могут использоваться в различных схемах вклю­

чения, важнейшими из кото- 12 рых являются схема с общей базой, схема с общим

Цэмиттером и схема с общим

----11 . коллектором, при введении

параметров целесообразно рассматривать триод как

четырёхполюсник, на входе которого действуют напряжение U\ и ток / ь а на выходе — на­ пряжение Ui и ток / 2 (рис. 23.24). В зависимости от схемы вклю­ чения триода величинам U\I\, LJ^h будут соответвгвовать те или другие токи и напряжения триода. Направление токов /j/2 и на­ пряжений U\Uz эквивалентного четырёхполюсника выбирают так, как показано на рис. 23.24, а при подстановке в расчётные формулы численных значений величин токов и напряжений бе­ рут знаки у этих величин в соответствии с применённым типом триода и способом его включения-

При рассмотрении функциональной связи между четырьмя переменными U\, / ь Я2, h возможны шесть вариантов выбора независимых и зависимых переменных, как показано в табл. 23.1.

Практическое применение находят первые три варианта. В соответствии с этим мы получаем три системы параметров полу­ проводникового триода: систему У-параметров, систему Z-napa- метров и систему Я-параметров.

Система Y-параметров

Если функциональная зависимость между токами и напря­ жениями триода задана в виде:

h ?= h (^i. £/*); h = ft(Ui,UJ.

636

то имеем систему У-параметров. В этом случае:

Использовав эти обозначения и считая амплитуды перемен­ ных составляющих LJ\ и 0 2 малыми, получим следующие соот­

пряжению эквивалентен один вольт входного напряжения по его

) Д ля переменной составляющей напряжения.

637

Для полупроводниковых триодов параметр типа р. целесо­ образно ввести и для входной цепи. Обозначим его через Н12

Величина Н12 может быть названа коэффициентом обратного действия по напряжению. Она показывает, какому входному на­ пряжению эквивалентен один вольт выходного напряжения по воздействию на входной ток.

Из ур-ния (23.4) следует, что при соответствующем выборе приращений dU\ и dU2

Система У-параметров находит некоторое применение в тео­ рии плоскостных триодов. В теории точечных триодов эта сис­ тема не применяется вследствие затруднений при измерении па­ раметров.

Система Z-параметров

Если функциональная зависимость между токами и напряже­ ниями в триоде задана в виде

=^а)» Я2 = fi (/1,12),

то получим систему Z-параметров. В этом случае:

638

Использовав эти обозначения, получим следующие соотноше­ ния для малых амплитуд переменных составляющих:

Выберем приращения dl\ и dl2 так, чтобы результирующее изменение dU2 равнялось нулю. Отношение этих приращений dl2 и dli обозначают Нц и называют коэффициентом усиления триода по току

Коэффициент усиления по току показывает соотношение между переменными составляющими токов в выходной и вход­ ной цепях в режиме короткого замыкания выходной цепи.

Для схемы с общей базой коэффициент усиления по току Н2Лб равен коэффициенту передачи тока а , взятому с обратным знаком

Z-параметры находят применение в теории точечных триодов.

Система Н-параметров

В плоскостных триодах входное сопротивление Zn имеет очень малую величину, порядка сотен ом, а выходное — очень большую, порядка мегом. В связи с этим для /плоскостных трио­ дов, с точки зрения измерения параметров, оказывается практи­ чески неудобным применение как системы У-параметров, так и системы Z-параметров. В самом деле, для того чтобы измерить У-параметры, необходимо обеспечить режим короткого замыка­ ния по входной или выходной цепям. Если это несложно осуще­ ствить для выходной цепи, имеющей большое сопротивление, то для входной цепи с очень малым собственным сопротивлением создать режим короткого замыкания практически трудно. Для того чтобы измерить Z-параметры, необходимо обеспечить ре­ жим холостого хода по входной или выходной цепям, что наобо­ рот, несложно сделать для входной цепи, но затруднительно для выходной. Поэтому для плоскостных триодов применяют систе­ му Я-параметров, являющуюся смешанной системой. В этой

639