Пример решения задачи 4.

В теоретической части пособия приведен численный пример определения дифференциальных параметров по статическим характеристикам транзистора 2П303. Для выбранной рабочей точки найдено:

S₀=2,8мА/В, R_i=20кОм

Для этого транзистора C_вх=6пФ, С_прох=1пФ, С_вых=0,5пФ. Отсюда находим:

С_ЗИ= С_ЗС=1пФ, С_ЗК=4пФ,

r’_K=1/ S₀=357Ом.

По найденным параметрам строится эквивалентная схема:

Находим постоянную времени и граничную частота крутизны:

τ_S= r’_KС_ЗК=357·4·10^-12 = 1,4нс,

ω_S=1/τ_S=7·10⁸с^-1, f_S=1/(2πτ_S)=110МГц

На граничной частоте и активная часть входной проводимости равна

ReY_вх=0,5(r’_K)^-1=1,4мСм

Реактивная часть входной проводимости на этой частоте равна

Указания к задаче 5.

Перерисовав статические характеристики биполярного транзистора, на семействе выходных характеристик строится нагрузочная прямая по точкам, в которых она пересекает оси координат согласно уравнению (31). Однако рабочая точка на выходных характеристиках будет находиться либо в режиме отсечки (транзистор выключен), либо в режиме насыщения (транзистор включен). Эти точки (E и D) показаны на рис.16 треугольниками. Остаточное напряжение U_КН находится непосредственно по графику как абсцисса точки D, соответствующей режиму насыщения. Для надежного отпирания транзистора и получения малого времени включения необходимо подавать входной ток, в несколько раз больший, чем требуется для начала режима насыщения. Напряжение U_КЭнас рассчитывается по формуле (38), полагая B_i=1, коэффициент насыщения S=2÷5.

Разность напряжений U_КН и U_КЭнас дает падение напряжения на омическом сопротивлении коллектора r_KK. Отсюда

Мощность P_вх, потребляемая входной цепью ключа в состоянии «включено»:

,

где U_БЭнас находят по входной характеристике транзистора при U_КЭ=0 (т.е. для режима насыщения) для заданного отпирающего тока базы I⁺_Б. (см. рис.20).

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в состоянии «включено», равна

P_Квкл=I_КН∙U_КН

Сопротивление транзистора в состоянии «включено», равно

R_вкл=U_КН / I_КН

Пример решения задачи 5.

Рассмотрим пример, приведенный на рис.16. По выходным характеристикам находим:

I_КН=3,8мА, U_КН=0,8В, Β=4мА ⁄ 80мкА=50.

Примем степень насыщения S=2, тогда

I⁺_Б=160мкА.

Экстраполируя входную характеристику транзистора при U_КЭ=0, находим входное напряжение, соответствующее этому току:

U_БЭнас=220мВ.

Вычислим напряжение U_КЭнас:

.

Отсюда

.

Таким образом, основной вклад в остаточное напряжение дает омическое сопротивление коллектора.

= 0,16∙10^-3∙0,23 ≈ 0,04мВт

P_Квкл=I_КН∙U_КН = 3,8·10^-3·0,8 ≈ 3мВт

R_вкл=U_КН / I_КН = 0,8 ∕ (3,8∙10^-3) = 210 Ом

Указания к задаче 6.

Перерисовав статические характеристики полевого транзистора, на семействе выходных характеристик строится нагрузочная прямая по точкам, в которых она пересекает оси координат согласно уравнению E_C=U_СИ+I_CR_C, В ключевом режиме рабочая точка на выходных характеристиках находится либо в режиме отсечки (транзистор заперт, ключ разомкнут), либо на начальном линейном участке ВАХ (транзистор открыт, ключ замкнут). Остаточное напряжение открытого транзистора определяется сопротивлением канала r’_K и током насыщения I_СН (74). Сопротивление канала согласно (69) является обратной величиной крутизны на пологом участке ВАХ при U_ЗИ= , где– заданное отпирающее напряжение. Таким образом, формулу (75) можно записать в виде:

.

Крутизна находится по семейству ВАХ транзистора.

Остаточное напряжение найденное графически U_{ост,граф} может не совпадать с рассчитанным значением. Оно может быть больше рассчитанного, если область стока имеет заметное омическое сопротивление r_c’. Однако чаще расхождение объясняется неточностью математической модели, отраженной в формулах (64), (69), которые справедливы лишь в ограниченной области токов и напряжений.

Мощность P₀, потребляемая замкнутым ключом и мощность P_тр, рассеиваемая в открытом транзисторе вычисляются по формулам:

P₀= E_C I_CН

P_тр= U_остI_CН

Длительности фронта и среза импульса определяются по формулам (76) и (77) при заданной емкости нагрузки.