Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
Принцип работы биполярного транзистора заключается в том, что незначительный по величине ток базы Iб, возникающий при подаче
прямого напряжения Uбэ на переход эмиттер-база, вызывает значительные изменения тока эмиттера Iэ и тока коллектора Iк
Iк = βст·Iб |
Iк Iк0 exp(Uбэ / T ) 1 |
Iэ = Iк + Iб |
βст – статический |
Iк0 – обратный ток |
|
коэффициент |
коллекторного перехода, |
|
передачи тока базы |
φТ – температурный |
|
|
потенциал |
|
Биполярные транзисторы |
11 |
|
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение |
|
|
Структура и принцип действия биполярного транзистора. |
|
|
Транзисторный усилитель как линейный четырехполюсник |
|
, |
Эксплуатационные характеристики биполярных транзисторов определяются в режиме |
|
|
малого сигнала, когда режим работы транзистора близок к линейному. Тогда транзисторный |
|
|
усилитель можно рассматривать как линейный активный четырехполюсник. При этом |
|
|
используется предварительно задаваемый фиксированный режим работы усилителя по |
|
|
постоянному току, а переменное напряжение поступает на один из входов транзистора в |
|
|
зависимости от выбранной схемы включения. создавая режим короткого замыкания (КЗ) или |
|
|
холостого хода (ХХ) по переменному току на входе, или выходе транзистора. По результатам |
|
|
измерений определяются h-параметры транзистора, входящие в систему уравнений |
|
|
. |
u1 h11i1 h12u2 |
|
|
i2 h21i1 h22u2 |
где u1, i1 – входное переменное напряжение и ток, а i2, u2 – выходной переменный ток и напряжение.
Дифференциальные коэффициенты системы уравнений имеют следующий физический
смысл:
h11 – входное сопротивление транзистора;
h12 – обратный коэффициент передачи, или коэффициент обратной связи по
переменному току;
h21 – коэффициент передачи тока; h22 выходная проводимость.
Биполярные транзисторы |
12 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Транзисторный усилитель как линейный четырехполюсник
, |
u1 |
h11i1 h12u2 |
|
i2 h21i1 h22u2
где U1, U2, I1, I2 – значения постоянного тока и напряжения входной и выходной цепи транзистора.
В зависимости от схемы включения транзистора (общий эмиттер или общая база) к обозначениям h-параметров добавляются соответствующие индексы, например, коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером h21е или коэффициент передачи
тока в схеме с общей базой h21b.
Биполярные транзисторы |
13 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ)
Включение биполярного транзистора n–р–n-типа по схеме с общим эмиттером
Биполярные транзисторы |
14 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ)
Включение биполярного транзистора n–р–n-типа
по схеме с общим эмиттером
На приведенной схеме представлен усилитель переменного напряжения на транзисторе с ОЭ и его эквивалентная схема. Режим работы усилителя по постоянному току устанавливается источниками Uпит и Uсмещ и
резисторами R1 и Rн.
С помощью резистора R1 устанавливается значение постоянного тока базы транзистора.
Напряжение коллектор-эмиттер транзистора определяется напряжением источника питания , током коллектора и сопротивлением коллекторной нагрузки. Постоянная составляющая напряжения на коллекторе описывается линейным уравнением . Uкэ Uпит iк Rн
С увеличением тока происходит уменьшение напряжения коллектор-эмиттер.
Биполярные транзисторы |
15 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Графики функций, соответствующих фиксированным значениям тока базы, показывают зависимость тока коллектора от напряжения на нем. Как видим, ток коллектора нелинейно зависит от напряжения коллектор-эмиттер и одновременно зависит от установленного тока базы. Круто нарастающие левые участки характеристик соответствуют режиму насыщения, при котором коллекторное напряжение почти не зависит от тока базы. Правые участки характеристик соответствуют активному режиму работы транзистора
Входные (а) и выходные (б) ВАХ
биполярного транзистора n-p-n-типа в схеме с общим эмиттером
Биполярные транзисторы |
16 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение.
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
h11 = (ΔUбэ/ Iб)|Uкэ = const |
kU = (ΔUкэ/ Uбэ) |
h12 = (ΔUбэ/ Uкэ)|Iб = const
h21 = (ΔIк/ Iб)|Uкэ = const
h22 = (ΔIк/ Uкэ)|Iб = const
Биполярные транзисторы |
17 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
Включение
биполярного транзистора n–р–n-типа по схеме с общей базой
Биполярные транзисторы |
18 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
Входные (а) и выходные (б) ВАХ
биполярного транзистора n-p-n-типа в схеме с общей базой
Биполярные транзисторы |
19 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
h11(об) = ( Uэб/ΔIэ)|Uкб = const |
h21(об) = (ΔIк/ΔIэ)|Uкб = const |
h12(об) = (ΔUэб/ΔUкб)|Iэ = const |
h22(об) = (ΔIк/ΔUкб)|Iэ = const |
Биполярные транзисторы |
20 |