Физические параметры и эквивалентные схемы транзистора
Цель: углубленное изучение режимов
работы транзистора (активный режим,
режим отсечки, режим насыщения) и его
эквивалентных схем через физические
-параметры.
В активном режиме основными параметрами
транзистора, характеризующими его
работу на переменном токе, являются
определенные в предыдущей работе
дифференциальные параметры
,
,
,
,
и
.
Эти параметры, получившие название
физических параметров транзистора,
могут быть рассчитаны и достаточно
точно проконтролированы в процессе
изготовления транзистора. Используя
их, можно составить Т-образную
эквивалентную схему транзистора с ОБ
для малых переменных составляющих
токов и напряжений (рис. 3.3).
Следует учитывать, что Т-образная
эквивалентная схема транзистора через
его физические параметры является
более наглядной. Однако представление
транзистора в виде четырехполюсника
через
-параметры
во многих случаях является более
простым. Кроме того, эти параметры легко
могут быть рассчитаны по характеристикам,
приводимым в справочнике, или измерены
экспериментально.
Примеры решения задач
Задача 3.1
Транзистор типа р-n-р включен по схеме с ОБ. Пояснить, в каком режиме работает транзистор, если:
а) напряжение база-эмиттер
В,
В;
б) напряжение база-эмиттер
В,
В;
в) напряжение база-эмиттер
В,
В;
Решение.На семействе выходных характеристик транзистора с ОБ (рис.3.1) выделяют три области:
I– активный режим, который
соответствует закрытому коллекторному
и открытому эмиттерному переходам (
);
II– режим насыщения: оба
перехода открыты (
)
III– режим отсечки: оба
перехода (
)
В случае а) эмиттерный переход открыт, коллекторный закрыт — транзистор работает в активном режиме; б) режим отсечки — оба перехода закрыты; в) режим насыщения — оба перехода открыты.
Задача 3.2.Транзистор типа р-n-р
включен по схеме с ОЭ. Напряжение
база-эмитгер
В,
напряжение
В.
Определить
и режим работы транзистора.
Решение.Из схемы включения
транзистора с ОЭ (рис. 3.2.) по второму
закону Кирхгофа
.
Тогда
В;
В.
Транзистор работает в активном режиме,
т.к.
Задача 3.3.Выразить дифференциальный
коэффициент
транзистора через его физические
параметры. Рассчитать
если дано
Ом,
I
мА,
,
1/см.
Решение.
— коэффициент обратной связи по
напряжению, который определяется при
холостом ходе на входе.
Так как этот коэффициент находится для схемы с ОБ, нарисуем эквивалентную схему (рис. 3.3).
согласно этой схеме коэффициент обратной связи по напряжению имеет вид:
для его нахождения запишем уравнения
по второму закону Кирхгофа для входной
и выходной цепи, т.е. для
и
:
.
Запишем эти уравнения через входные и
выходные токи, исключив ток базы. Так
как
,
.
Используя эти уравнения, выразим и через физические параметры транзистора:
Так как
,
то
Рассчитаем
по имеющимся данным. Так как
Ом.
кОм.
.
Задачи для самостоятельного решения
3.4. Изобразите схемы включения с ОБ для транзисторов р-n-р иn-p-n. Показать полярность питающих напряжений для случаев работы транзистора:
а) в активном режиме;
б) в режиме отсечки;
в) в режиме насыщения.
Во всех случаях показать направление
токов эмитгера , коллектора
,
базы
.
3.5 Транзистор типа p-n-pвключен в схему с ОЭ. Пояснить в каком режиме работает транзистор, если:
а)
В
и
В;
б)
В
и
В;
в)
В
и
В.
|
|
|
|
|
–10 +10 +5 +8 –5 –3 |
–6 –2 +12 –4 –12 –2 |
–12 –12 +10 +10 –20 –3 |
В
В
В
3.6. Транзистор типа р-n-р. Пояснить, в каком режиме работает транзистор, если на каждый электрод подается напряжение от отдельного источника в соответствии с таблицей.
3.7. Транзистор типа р-n-р
включен в схему с ОБ.
В
В.
Определить напряжение
и
режим работы транзистора.
3.8. Транзистор типа р-n-р
включен в схему с ОЭ. Напряжение
В,
В.
Определить
и режим работы транзистора.
3.9. Определить эмиттерный и коллекторный
токи для транзистора, работающего в
режиме отсечки, если тепловой ток
коллектора
мкА,
тепловой ток эмиттера
мкА,
коэффициент передачи тока эмиттера
0,96.
3.10. Известно, что транзистор, имеющий
коэффициент передачи тока базы
,
тепловой ток коллектора
мкА,
включен в схему с ОЭ. Определить величины:
а) ток эмитгера
б) ток базы
в) коэффициент передачи тока эмиттера
;
г) сквозного теплового тока коллектора
,
если ток коллектора
мА.
3.11. Транзистор типа n-р-nвключен в схему (рис. 3.4). Требуется
определить коллекторный ток, если
известно, что коэффициент передачи
тока эмиттера транзистора
и тепловой ток коллектора
мкА,
.
3.12. Изобразить схемы включения с ОЭ для транзисторов р-n-р иn-р-n. Показать полярность питающих напряжений для случаев работы транзистора: а) в активном режиме; б) в режиме отсечки; в) в режиме насыщения.
Во всех случаях показать направление
токов эмитгера
,
коллектора
,
базы
.
3.13. Транзистор типа р-n-р включен в схему с ОБ. Пояснить, в каком режиме работает транзистор, если:
а)
В
и
В;
б)
В
и
В;
в)
В
и
В.
3.14. Транзистор типа р-n-р включен в схему с ОЭ. Пояснить, в каком режиме работает транзистор, если:
а)
В
и
В;
б)
В
и
В;
в)
В
и
В.
3.15. Вывести связь между
дифференциальным параметром и физическими
параметрами транзистора. Рассчитать
если дано:
Ом,
мА,
1/Ом,
.
3.16. Вывести связь между дифференциальным
параметром
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
если дано:
кОм,
Ом,
мА,
.
3.17. Вывести связь между дифференциальным
параметром
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
,
если дано:
Ом,
мА,
,
.
3.18. Вывести связь между дифференциальным
параметром
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
,
если дано:
Ом,
мА,
,
.
3.19. Вывести связь между дифференциальным
параметром
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
,
если дано:
Ом,
мА,
,
1/Ом.
3.20. Вывести связь между дифференциальным
параметром
,
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
,
если дано:
Ом,
кОм,
мА,
.
3.21. Вывести связь между дифференциальным
параметром
и физическими параметрами транзистора.
Рассчитать
,
если дано:
Ом,
мА,
,
кОм.
3.22. Вывести и рассчитать входное
сопротивление в схеме с ОБ с учетом
коллекторной цепи, если дано:
1/Ом,
мА,
,
Ом.
3.23. Вывести и рассчитать входное
сопротивление в схеме с ОЭ с учетом
коллекторной цепи, если дано:
1/Ом,
мА,
,
.
3.24. По выходным характеристикам
транзистора КТ216А с ОЭ в рабочей точке
на ваш выбор определить
,
,
,
.
3.25. Типичные значения параметров для некоторого транзистора следующие:
Ом,
,
,
1/Ом.
Определить величины всех трех
сопротивлений Т-образной схемы замещения.
3.26. По входным и выходным характеристикам
любого транзистора, взятым из справочника,
построить переходные характеристики
при
и
при
.