Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
199
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.43 Mб
Скачать

5.3. Модель Молла – Эберса биполярного транзистора

Для установления связи между физическими параметрами и электрическими характеристиками транзисторы представляют в виде моделей. В качестве такой модели служит эквивалентная схема, состоящая из более простых элементов, таких как диоды, источники тока и напряжения, резисторы, конденсаторы и, иногда, индуктивности. Математическая модель транзистора – это совокупность эквивалентной схемы и математических выражений, описывающих элементы этой схемы.

Молл и Эберс предложили в 1954 году модель, различные варианты которой впоследствии стали широко использоваться на практике при машинном анализе электронных схем. Простейший вариант схемы для n-p-nтранзистора, включенного по схеме с ОБ, имеет вид, приведенной на рисунке 5.24.

Формулы Молла– Эберса являются универсальными соотношениями, которые описывают характеристики биполярных транзисторов во всех режимах работы.

Для такого рассмотрения представим БТ в виде эквивалентной схемы, приведенной на рисунке 5.24.

На рис. 5.24 транзистор VD1моделирует свойства эмиттерного перехода,VD2– моделирует свойства коллекторного перехода. Источник тока αNI1, шунтирующий диод VD2, учитывает передачу тока из эмиттера в коллектор. На рисунке 5.24 этот процесс изображен как генератор тока αNI1, где– коэффициент передачи эмиттерного тока.

При нормальном включении через эмиттерный pnпереход течет токI1, через коллекторный переход течет токαNI1– меньший, чемI1, вследствие рекомбинации части инжектированных носителей в базе.

Источник тока αII2, шунтирующий диодVD1, учитывает передачу тока из коллектора в эмиттер. На рисунке 5.24 этот процесс изображен как генератор токаαII1, где– коэффициент передачи эмиттерного тока.

При инверсном включении транзистора прямому коллекторному току I2 будет соответствовать эмиттерный ток αII2.

Между коэффициентами αN и αIсуществует связь:

, (5.38)

где Iэ0' иIк0' – тепловые обратные токи эмиттерного и коллекторного переходов, соответственно.

Таким образом, токи эмиттера Iэи коллектораIкв общем случае состоят из инжектируемого (I1илиI2) и экстрагируемого (αNI1 илиαII2) токов:

(5.39а)

, (5.39б)

. (5.39в)

Величины токов I1иI2выражаются дляp‑nпереходов стандартным способом:

(5.40)

где Iэ0' иIк0'– тепловые (обратные) токиp‑nпереходов,. Отметим, что токиIэ0' иIк0'отличаются от обратных токов эмиттераIэ0 и коллектораIк0биполярного транзистора.

Для доказательства оборвем цепь эмиттера (Iэ = 0) и подадим на коллекторный переход большое запирающее напряжение Uбк. Ток, протекающий в цепи коллектора при этих условиях, будем называть тепловым током коллектора Iк0. Поскольку Iэ = 0, из (5.39а) следует, что I1 = αII2, а из (5.40) I2 = - Iк0'.

Полагая Iк = Iк0, получаем из (5.39б) в этом случае:

,

. (5.41)

Обозначим ток эмиттера при большом отрицательном смещении и разомкнутой цепи коллектора через Iэ0' – тепловой ток эмиттера:

. (5.42)

Величины теплового эмиттерного и коллекторного токов в несколько раз больше, чем соответствующие тепловые токи диодов.

Подставляя (5.40) в (5.39), получаем:

, (5.43а)

, (5.43б)

. (5.43в)

где и представляют разности потенциалов между базой и эмиттером и базой и коллектором, соответствующие прямым включениям переходов.

Выражения (5.43) получили название формулы Молла – Эберсаи полезны для анализа статических характеристик биполярного транзистора при любых сочетаниях знаков токов и напряжений.

Из этих формул можно получить аналитические выражения для любого семейства статических характеристик биполярного транзистора при любой схеме включения.

Соседние файлы в папке лекции по ФОМЭ