3.4. Активные элементы уу

3.4.1. Биполярные транзисторы

Биполярными транзисторами (БТ) называют полупроводниковые приборы с двумя (или более) взаимодействующими p-n-переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которых обусловлены явлениями инжекции и экстракции не основных носителей заряда.

Для определения малосигнальныхY-параметров БТ используют их эквивалентные схемы. Из множества разнообразных эквивалентных схем наиболее точно физическую структуру БТ отражает малосигнальная физическая Т-образная схема. Для целей эскизного проектирования, при использовании транзисторов до (0,2...0,3)(– граничная частота усиления транзистора с ОЭ) возможно использование упрощенных эквивалентных моделей транзисторов, параметры элементов эквивалентных схем которых легко определяются на основе справочных данных. Упрощенная эквивалентная схема биполярного транзистора приведена на рис. 3.7.

Параметры элементов определяются на основе справочных данных следующим образом:

 объемное сопротивление базы ,

где – постоянная времени цепи внутренней обратной связи в транзисторе на ВЧ;

 активное сопротивление эмиттера ,

при в миллиамперахполучается в Омах;

 диффузионная емкость эмиттера ,

где – граничная частота усиления по току транзистора с ОЭ,;

 коэффициент усиления тока базы для транзистора с ОБ ,

где – низкочастотное значение коэффициента передачи по току транзистора с ОЭ.

 r =(0,5…1,5) Ом.

Таким образом, параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора полностью определяются справочными данными и режимом работы.

Следует учитывать известную зависимость C_к от напряжения коллектор-эмиттер :

.

По известной эквивалентной схеме не представляет особого труда, пользуясь методикой, изложенной в подразд. 3.3, получить приближенные выражения для низкочастотных значений Y-параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ:

Частотную зависимость ипри анализе усилительного каскада в области ВЧ определяют, соответственно, посредством определения входной динамической емкостии постоянной времени транзистора.

Выражения для расчета низкочастотных Y-параметров для других схем включения транзистора получают следующим образом:

 дополняют матрицу исходных Y-параметров до неопределенной, а именно, если

то

 вычеркивают строку и столбец, соответствующие общему узлу схемы (б – для ОБ, к – для ОК), получая матрицу Y-параметров для конкретной схемы включения транзистора.

Из РЭ:

Определенная матрица проводимостей БТ легко составляется для схемы включения с ОЭ:

Неопределенная матрица проводимостей образуется из неопределенной путем добавления третьего столбца и третьей строки, каждый элемент которых равен взятой с обратным знаком сумме двух других элементов данной строки или столбца

.

Здесь буквами б, к, э обозначены узлы, соответствующие базе, коллектору и эмиттеру.

Из неопределенной матрицы проводимостей легко получить определенную для любой схемы включения транзистора. Для этого надо вычеркнуть строку и столбец, соответствующие общему электроду, и разместить оставшиеся строки и столбцы так, чтобы первая строка и первый столбец соответствовали входному электроду. В результате для схем включения транзистора с ОБ и ОК получаем:

,

.