- •Бп транзисторы. Биполярные транзисторы.
- •Схемы включения.
- •Технологическая структура транзистора.
- •Энергетическая диаграмма бт и общий принцип действия
- •Токи в транзисторе.
- •Процессы в эмиттерном переходе и базе. Распределение носителей в базе.
- •2. Инверсный режим.
- •3 .Режим насыщения.
- •Физические параметры биполярных транзисторов.
- •Входные и выходные характеристики биполярных транзисторов
- •Статические характеристики в схеме об
- •Статические характеристики в схеме оэ
- •Пробой биполярного транзистора
- •Малосигнальные эквивалентные схемы транзистора.
- •Смысл параметров.
- •Определение h-параметров по характеристикам
- •Влияние температуры
- •Особенности работы биполярного транзистора на высоких частотах
- •Динамические свойства транзистора при включении с общей базой
- •Использование транзистора для усиления малого сигнала и в качестве ключа. Усилитель малого сигнала
- •Разновидности дискретных транзисторов
- •Особенности транзисторов интегральных схем
Малосигнальные эквивалентные схемы транзистора.
На практике часто приходится сталкиваться с задачей усиления малых сигналов. В этом случае на постоянные составляющие токов I(0) и напряжений U(0) (определяющих рабочую точку транзистора) наложены малые переменные сигналы I(t), u(t) или:
Р анее были рассмотрены статические вольтамперные характеристики транзистора, который рассматривался как четырехполюсник. На практике приходится решать уравнения, определяющие параметры конкретных схем. В отличие от больших сигналов связи между малыми приращениями линейны и определяются полными дифференциалами функций f1 и f2, ( ), что значительно упрощает расчет. Частные производные перед независимыми переменными обозначим символами h11, h12, h21, h22 и будем называть h-параметрами транзистора. (В зависимости от схемы включения в обозначения добавляется индекс, например, h11Э или h11Б или h11К). Зададим приращения токов и напряжений в виде малых гармонических колебаний. Тогда уравнения можно записать:
U1m = h11 I1m + h12 U2m ;
I2m = h21I1m + h22 U2m . (3.48)
Где I1m и U2m – амплитуды малых сигналов.
Смысл параметров.
Уравнениям (3.48) соответствует эквивалентная схема, приведенная выше. Из (3.48) вытекают смысл и наименование h-параметров:
- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе
для малой переменной составляющей тока;
- коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока;
- дифференциальный коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей;
- выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока.
Отметим, что на высоких частотах между переменными составляющими токов и напряжений появляются фазовые сдвиги и параметры становятся комплексными. При этом (3.48) записываются в виде:
(3.49)
Определение h-параметров по характеристикам
Низкочастотные значения h-параметров транзистора можно найти с помощью семейств входных и выходных характеристик. Для этого:
Отмечают на характеристиках положение рабочей точки по постоянному току, в которой определяются h-параметры.
Определяются малые приращения токов и напряжений относительно рабочей точки и рассчитываются h-параметры.
Влияние температуры
Влияние температуры на работу биполярного транзистора обусловлено тремя физическими факторами: уменьшением потенциальных барьеров в переходах, увеличением тепловых токов переходов и увеличением коэффициентов передачи токов с ростом температуры.
1. Уменьшение потенциального барьера К с ростом температуры также, как и в изолированном переходе, ( ) приводит к усилению инжекции, в результате чего увеличивается входной ток транзистора. На рис. 3.24 приведены входные характеристики транзистора в схеме с общей базой, полученные при различных температурах (заметим, что входные характеристики в схеме ОЭ при различных температурах выглядят аналогично и отличаются лишь масштабом по оси токов так как iК >>iБ. Как видно из рисунка 3.24, увеличение входного тока с ростом температуры эквивалентно смещению характеристики в сторону меньших входных напряжений. Это смещение описывается температурным коэффициентом напряжения , который составляет для кремниевых транзисторов = - 3 мВ/град.
2. Увеличение тепловых токов переходов с ростом температуры описывается приводимыми в справочниках температурными зависимостями токов IКБ0, IЭБ0. Типовые зависимости токов IКБ0 и IЭБ0 от температуры для кремниевого маломощного транзистора приведены на рис. 3.25.
Как видно из рисунка в рабочем интервале температур транзистора (-60 ...+ 80 C) токи IКБ0 и IЭБ0 могут изменяться на 1...2 порядка. Следует заметить, что отмеченный рост тепловых токов заметно сказывается на выходных характеристиках лишь германиевых транзисторов, что связано с относительно большой величиной самих тепловых токов. В кремниевых транзисторах тепловые токи очень малы, поэтому их изменение с температурой не оказывает заметного влияния на характеристики.
3. Увеличение коэффициента передачи тока эмиттера и тока базы с ростом температуры обусловлено ростом времени жизни электронов в базе и соответствующим ослаблением их рекомбинации с дырками. На рис. 3.26 приведены типичные температурные зависимости коэффициентов и , нормированных к значениям, полученным при комнатной температуре ( t =20 C). Из рисунка видно, что если изменение с температурой выражено очень слабо (в рабочем интервале температур оно не превышает нескольких процентов), то изменение может достигать нескольких сотен процентов.