4.8 Эквивалентная схема эберса-молла

П рименяется для расчета и анализа электрических цепей с транзисторами. В электронных схемах для больших токов и напряжений постоянные и переменные составляющие сигнала могут анализироваться отдельно. Анализ постоянных составляющих осуществляется с помощью физической модели Эберса-Молла, а для анализа переменных составляющих с помощью малосигнальной эквивалентной схемы. Модель Эберса-Молла нелинейна, представлена совокупностью двух встречно включенных взаимодействующих p-n-переходов (рис.4.7).

4.9 Малосигнальная эквивалентная схема

И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

М алосигнальная Т-образная эквивалентная схема справедлива в области низких частот, в этом случае активные сопротивления можно получить как отношения приращений напряжений в цепях транзистора к вызвавшим их приращениям токов(рис.4.8).

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:

; .

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода, обусловленное эффектом Эрли: ;

где ,

q  заряд; L  длина свободного пробега в области базы; N  концентрация примеси;   относительная диэлектрическая проницаемость среды; ₀  абсолютная диэлектрическая проницаемость свободного пространства; b толщина базы; U_к  модуль обратного напряжения.

; или ; .

Диффузионное сопротивление базы:

; ; ; ;

; .

Малосигнальная частотная характеристика: ,

где   коэффициент передачи по току; ()  коэффициент передачи на определенной частоте;  верхняя граничная частота; _  время жизни носителей в базе.

Э квивалентная схема с ОЭ(физическая) как четырёхполюсник схема должна иметь одинаковые параметры в режимах Х.Х. и К.З. Равны напряжения ХХ и I_эI_б.

; ; .

Так как , то .

.

Активное и емкостное сопротивления коллекторной цепи в (+1) раз меньше, чем для транзистора в схеме с ОБ (рис.4.9).

4.10 Эквиваентная схема в h- и у-параметрах

ДЛЯ ОЭ(ФОРМАЛЬНАЯ)

С хема в h-параметрах показана на рис.4.10,а

Зависимость выходного тока I2 и входного напряжения U1 транзистора от его входного тока I1 и выходного напря-

ж

а)

ения U2 определяется системой уравнений:

Для ОЭ с ОЭ:

Из опытов при коротком замыкании на выходе определяются коэффициенты:

входное сопротивление:

коэффииент передачи тока эмиттера:

h_21Э=

коэффициент ОС по напряжению

h_12Э=

выходная проводимость

h_22Э= ;

Для малых синусоидальных напряжений и токов приращения заменяются комплексными величинами:

Эквивалентная схема в у-параметрах (ОЭ, n-p-n) (рис.4.10,б)

Входная проводимость при К.З.:

- проводимость прямой передачи;

- проводимость обратной передачи;

- выходная проводимость.

Система уравнений в комплексных переменных:

4.11 Температурные характеристики полевых транзисторов

Свойства полевых транзисторов несущественно изменяются с изменением температуры (рис.4.11). От температуры зависят U_отс и U_пор. В точке Н I_с не зависит от температуры. Для полевых транзисторов с управляемым p-n-переходом при повышении T ºC растет сопротивление материала, что ведет к запиранию p-n-перехода из-за влияния составляющей падения напряжения на канале. При этом уменьшается I_с. Увеличение Т ведет к уменьшению толщины p-n-перехода, что расширяет канал и увеличивает I_с. Эти оба фактора компенсируют друг друга, и I_с не зависит от T ºC (рис. 4.11,а).

Для МДП транзистора (рис. 4.11,б) при увеличении Т уменьшается I_с, так как растет собственное сопротивление полупроводника. При увеличении T ºC

увеличивается концентрация носителей заряда, что увеличивает I_с. Следовательно, по абсолютной величине I_с также не изменяется. На рис.4.11,б в точке Н I_с не зависит от T ºC окружающей среды.

Кроме того, увеличение T ºC окружающей среды приводит к снижению мощности, рассеивающейся в полевом транзисторе, следовательно, полевые транзисторы менее склонны к тепловому пробою, чем биполярные. Униполярные транзисторы работают при температурах, близких к абсолюному нулю¹, в отличие от кремниевых и германиевых биполярных транзисторов, которые при этих температурах не работают.