6.3 Математическая модель транзистора и его вах

Для расчетов реальный транзистор заменяется эквивалентной схемой показанной на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6

В этой схеме транзистор представлен в виде двух диодов, имитирующих эмиттерный переход и коллекторный переход, параллельно которым включены источники тока _0iI₂ и₀I₁, учитывающие взаимодействие переходов в реальных транзисторах. Эквивалентная схема получена с учетом следующих допущений:

• пренебрегли сопротивлением базы;

• при изменении напряжений на эмиттерном и коллекторном переходах, условия распространения носителей в базе не меняются.

Подобные упрощения позволяют очень просто связать I_э, I_к, I_бс U_эб, U_кб. Напомним, что если эмиттерный переход смещен в прямом направлении, и через него течет ток I₁, то ток в КП I₂ оказывается меньше, за счет рекомбинации носителей в базе. В схеме это учтено генератором тока₀ I₁. Аналогично при инверсном включении передача тока от перехода, играющего роль эмиттерного, к коллекторному переходу учтена генератором _0iI₂. Непосредственно из приведенного рисунка следует, что:

I_э=I₁-_0iI₂;

I_к=I₂-₀I₁.

Как уже известнодля каждого p-n перехода вольт-амперная характеристика описывается уравнением:

I₁= I’_э0 (exp(U_эб/_т)-1);

I₂= I’_к0 (exp(U_кб/_т)-1),

где I’_э0 и I’_к0 - обратные тепловые токи эмиттерного и коллекторного переходов при обратных напряжениях на этих переходах

Измерение I’_э0 производится при U_кб =0а измерение I’_к0 при U_эб =0Положительный знак U_эб и U_кб соответствует транзисторам p-n-p типаотрицательный для транзисторов n-p-n типов. При измерениях коллекторных ВАХ транзистора ток эмиттерного перехода имеет фиксированную величину или его цепь разомкнута (смотрихарактеристику, соответствующую I_э=0)Если тепловой ток эмиттера при разомкнутой цепи обозначить I_э0 а ток коллектора при разомкнутой цепи эмиттера (холостой ход) - I_к0то на основании того, что:

I_э0 =I₁-_0iI₂;

I_к0 =I₂-₀I_1.

Подставим I₂=₀I₁в первое из приведенных соотношений и при I₁= I’_0э получим I₁= I’_0э-_0i₀I₁,отсюда:

I’_э0 = I_э0 /(1- _0i ₀ ).

Аналогично получим выражение: I’_к0= I_к0/(1-_0i₀ ).

Подставляя I₁и I₂ из выражений для ВАХ, получаем выражения для статических ВАХ транзистора:

I_э= I’_э0(exp(U_эб/_т) -1) -_0iI’_к0 (exp(U_кб/_т) -1);

I_к=₀I’_э0(exp(U_эб/_т) -1) - I’_к0 (exp(U_кб/_т) -1);

I_б= (1-₀) I’э0 (exp(U_эб/_т) -1) + (1-_0i) I’_к0 (exp(U_кб/_т) -1).

Приведенные выражения являются математической моделью идеализированного транзистора для режима больших сигналовназываемой моделью Эберса - Молли

Лекция №7

СПОСОБЫ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ТРАНЗИСТОРОВ

7.1 Способы включения и вах биполярного транзистора

При использовании транзисторовимеющих три вывода (электрода) один из них всегда оказывается общим для входной и выходной цепей

Все напряжения в схеме измеряются относительно общего электрода. Получаются три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ)общим эмиттером (ОЭ)общим коллектором (ОК), показанные на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1

В каждой схеме включения транзистор может характеризоваться четырьмя семействами ВАХ: входныхвыходныхпрямой передачи (проходных)обратной передачи (обратной связи)Входной называется характеристика I₁=f(U₁) при U₂=constпоказывающая связь тока входного электрода с напряжением на немизмеренным относительно общего электродаВыходной называется характеристика I₂=f(U₂) при I₁=constпоказывающая связь тока выходного электрода с напряжением на немизмеренным относительно общего электродаХарактеристики I₂=f(I₁) или I₂=f(U₁) при U₂=const называются характеристиками прямой передачиХарактеристики U₁=f(U₂) при I₁=const называются характеристиками обратной передачи. В справочниках обычно приведены усредненные семейства входныхвыходных и очень редко характеристик прямой передачивключенных по схеме с общим эмиттером и общей базой