Билет 52. Эквивалентная схема Эберса-Молла.

Для анализа работы транзистора в схемах Дж.Д.Эберс и Дж.Л.Молл в 1954 г . предложили простые и удобные модели транзистора, различные варианты которой широко используются на практике. В эти модели входят управляемые источники тока, управляемые токами, учитывающие связь между взаимодействующими p - n -переходами в биполярном транзисторе. Эти модели справедливы для всех режимов работы транзистора. Простейшим вариантом низкочастотной модели Эберса-Молла является модель с идеальными p - n -переходами и двумя источниками тока. На рис. 3.11 представлена такая модель.

Здесь - коэффициент передачи коллекторного тока в инверсном режиме; - токи, текущие через переходы, они определяются соотношениями:

,

- обратные тепловые токи коллектора и эмиттера соответственно.

52. Биполярный транзистор. Входные и выходные вах идеального транзистора в схеме об. Вах идеального транзистора в схеме ок.

В соответствии с выбранными положительными направлениями токов можно записать уравнения Эберса-Молла, соответствующие схеме

примерный вид входных ВАХ транзистора с ОБ.

Входные характеристики здесь в значительной степени определяются характеристикой открытого эмиттерного p - n -перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в прямом направлении. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряжения u_КБ обусловлен так называемым эффектом Эрли (эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что при увеличении обратного напряжения u_КБ коллекторный переход расширяется, причем в основном за счет базы. При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее сопротивление, что приводит к уменьшению падения напряжения u_БЭ при неизменном входном токе. Модуляция толщины базы проявляется в большей степени при малых выходных напряжениях, и меньше при больших Иногда это явление уже заканчивается при u_КБ > 2 В, и входные ВАХ при больших напряжениях сливаются в один график. Выходными ВАХ для схемы с ОБ являются зависимости выходного коллекторного тока от напряжения коллектор-база при постоянных токах эмиттера . На рис. 3.6 показаны примерные графики выходных ВАХ.

Из рисунка видно, что ток коллектора становится равным нулю только при u_КБ < 0, то есть только тогда, когда коллекторный переход смещен в прямом направлении. При этом начинается инжекция электронов из коллектора в базу. Эта инжекция компенсирует переход из базы в коллектор электронов эмиттера. Данный режим называют режимом насыщения. Линии в области u_КБ < 0, называются линиями насыщения. Ток коллектора становится равным нулю при u_КБ < -0,75 В. При u_КБ >0 и токе эмиттера, равном нулю, транзистор находится в режиме отсечки, который характеризуется очень малым выходным током, равным обратному току коллектора I_К0 , то есть график ВАХ, соответствующий i_Э = 0, практически сливается с осью напряжений. При увеличении эмиттерного тока и положительных выходных напряжениях транзистор переходит в активный режим работы. Ток коллектора связан с током эмиттера соотношением

,

где - статический коэффициент передачи тока эмиттера; он равен отношению тока коллектора к току эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе относительно базы; I_К0 – обратный ток коллектора. В схеме с общим эмиттером (рис.3.4,б) общим электродом является эмиттер. Входным током является ток базы i_Б , входным напряжением – напряжение u_БЭ , выходным током – ток коллектора i_К , выходным напряжением – напряжение u_КЭ . Входные ВАХ определяются при постоянном выходном напряжении:

,

выходные ВАХ при постоянном входном базовом токе: Пример входных и выходных ВАХ для транзистора ОЭ приведен на рис.

.

Они естественно отличаются от входных и выходных ВАХ транзистора ОБ. На входных ВАХ это отличие проявляется в том, что при увеличении выходного напряжения из-за эффекта модуляции базы характеристики сдвигаются вправо. Выходные ВАХ расположены в одном квадранте, в активном режиме идут с бóльшим наклоном, что означает меньшую величину дифференциального выходного сопротивления транзистора ОЭ по сравнению с ОБ.

ОК:

Коэффициент передачи тока в этой схеме включения транзистора равен

Выходное напряжение чуть меньше выходного, так как . Поэтому схемы с использованием транзистора с ОК называют повторителями напряжения или эмиттерными повторителями, поскольку нагрузка обычно подключаются к эмиттеру.

Билет 53. Биполярный транзистор. Схема ОБ.

Билет 54. Биполярный транзистор. Эквивалентная схема по постоянному сигналу. Параметры эквивалентной схемы.

А – общая схема с учётом

Б – схема для нормального активного

Тепловой ток:

Параметры эквивалентной

1 ) Дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока при нормальном включении:

2 ) Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:

3 ) Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:

4 ) Коэффициент внутренней обратной связи по напряжению:

Т епловой ток:

Билет 55. Биполярный транзистор. Эквивалентная схема по переменному сигналу. Параметры эквивалентной схемы.

Эквивалентная схема по переменному сигналу

Параметры эквивалентной схемы.

1 ) Дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока при нормальном включении:

.

2 ) Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:

3 ) Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:

4) Коэффициент внутренней обратной связи по напряжению:

Тепловой ток:

Билет 56. Коэффициент переноса эммитерного тока и коэффициент переноса дырок через базу.

При нормальном включении через эмиттерный p‑n переход течет ток I₁, через коллекторный переход течет ток α_NI₁ – меньший, чем I₁, вследствие рекомбинации части инжектированных носителей в базе. При инверсном включении транзистора прямому коллекторному току I₂ будет соответствовать эмиттерный ток α_II₂, где α_I – коэффициент инверсии. Таким образом, токи эмиттера J_э и коллектора J_к в общем случае состоят из инжектируемого (I₁ или I₂) и экстрагируемого (α_NI₁ или α_II₂) токов.

Величины токов I₁ и I₂ выражаются для p‑n переходов стандартным способом:

где I_э0' и I_к0' – тепловые (обратные) токи p‑n переходов. Отметим, что токи I_э0' и I_к0' отличаются от обратных токов эмиттера I_э0 и коллектора биполярного транзистора.

Оборвем цепь эмиттера (J_э = 0) и подадим на коллекторный переход большое запирающее напряжение U_к. Ток, протекающий в цепи коллектора при этих условиях, будем называть тепловым током коллектора I_к0. Поскольку I_э = 0, из (5.1) следует, что I₁ = α_II₂, а из (5.2) I₂ = - I_к', поскольку U >> kT/q.Полагая I_к = I_к0, получаем в этом случае:

,

. Обозначим ток эмиттера при большом отрицательном смещении и разомкнутой цепи коллектора через I_э0' – тепловой ток эмиттера: .

Величины теплового эмиттерного и коллекторного токов значительно меньше, чем соответствующие тепловые токи диодов.

Подставляя (5.2) в (5.1), получаем:

,

, (5.5)

,

где J_б – ток базы, равный разности токов эмиттера I_э и коллектора I_к.