Добавил:

Studfiles2 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Предмет:

Полупроводниковые приборы

Файл:

Полупроводниковые приборы / Часть 4 (Пентюхов)

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

02.05.2014

Размер:

467.46 Кб

Скачать

☆

Транзистор в схеме включения с ОЭ. Коэффициент передачи тока базы. Обратный ток коллектора.

Iк=αIэ+Iко

Iэ=Iк+IБ

Iк= α(Iк+IБ)+Iко= αIк+ αIБ+Iко

(1-α)Iк= αIБ+Iко

(4.29)

Коэффициент передачи тока базы

(4.30)

В справочниках приводят значения дифференциального (малосигнального) коэффициента передачи тока базы

(4.31)

α=0.95 β=49

α=0.99 β=99≈100

α=0.995 β=200

α=0.999 β=1000

Из (4.30) следует, что незначительное изменение коэффициента передачи тока эмиттера приводит к существенному изменению β

Например: α=0.99 β=100

α=0.98 β=50

β=50(минимальный)-75(типовой)-100(максимальный).

Отношения токов в схемах ОБ и ОЭ:

В схеме ОЭ качественно изменяется обратный ток коллектора. В схеме ОБ I_КО= I_КБО–обратный ток коллектора при обрыве эмиттера (I_Э=0), а в схеме ОЭ I_КЭО=I*_КО - обратный ток коллектора при обрыве базы (I_Б=0).

Из (4.29) при I_Б=0

Iкэо=I*ко=Iко/(1-α)=(1+β)Iко>> Iко. (4.31)

В схеме ОЭ ток Iко не выводится из области базы, воспринимается как внешний и усиливается в β раз. Физически: образующие тепловой ток коллекторного перехода неосновные заряды (дырки) накапливаются в базе, а основные (электроны) дрейфуют в коллектор. В p-слое базе накапливается положительный заряд. Эмиттерный переход смещается в прямом направлении, → инжекция и транзит – внутреннее усиление, Iкэо>>Iко.

4.10 Входные ВАХ в схеме ОЭ.

IБ=f(UБэ) при Uкэ=const

Uкэ=UкБ+UБэ=UкБ-UэБ

1. Uкэ=0.

UкБ=UэБ, UБЭ=UБК. По модели Эберса – Молла

(4.32)

2. Прямое напряжение на коллекторном переходе. Uкэ<0 (n-p-n), Uкэ>0 (p-n-p). Режим, близкий к насыщению. Ток базы резко увеличивается за счёт прямого тока коллекторного перехода. (Как правило в справочнике не рассматривают).

3. Uкэ - обратное (+ n-p-n) (- p-n-p). Как правило, приводят ВАХ при Uкэ=5В. Такое значение удовлетворяет условию _Т<< Uкэ<<U_ПРОБ.

Ток базы равен разности тока эмиттера и тока коллектора и меньше тока эмиттера в 1+β раз.

При Uкэ >1..2в кривые семейства очень мало отличаются друг от друга.

4.11 Выходные ВАХ биполярного транзистора в схеме с ОЭ

ОБ: Iк=f(UкБ) при Iэ=const

ОЭ: Iк=f(Uкэ) при IБ=const

1. По сравнению с выходными ВАХ ОБ параметр

IБ =Iэ/(1-β), а не Iэ.

2. Аргументом является напряжение Uкэ=UкБ+UБэ=UкБ-UэБ – кривые семейства сдвигаются вправо на величину UБэ, причем чем больше ток эмиттера (коллектора), тем сильнее сдвиг, так как UЭБ=f(Iэ) (4.12).

В активном режиме Iк=IБ∙β+Iко*

4.11 Предельно –допустимые параметры биполярного транзистора.

1. Iкмакс- максимально допустимый постоянный ток коллектора.

2. Iк,и,макс - максимально допустимый импульсный ток коллектора.

3. UКБ макс- максимально допустимое постоянное обратное напряжение коллектор-база.

4. UКЭRмакс - максимально допустимое постоянное обратное напряжение коллектор - эмиттер при заданном значении сопротивления в цепи база-эмиттер.

5. UКЭмакс - максимально допустимое постоянное обратное напряжение коллектор-эмиттер.

Uкэ макс≤UкэR макс≤UкБ макс

6. UэБ макс- максимальное допустимое постоянное обратное напряжение на эмиттерном переходе.

Эмиттерный переход предназначен для инжекции, нормальное напряжение - прямое. В инверсном режиме нужно обеспечивать UэБ< UэБ макс.

7.Pк макс – максимально допустимая постоянная мощность на коллекторе.

UкБ=Uкэ-UБэ

P=Iк∙UкБ+Iэ∙UэБ=Pк+Pэ=1∙49+1∙1=50 Вт

P=Pк

8. TП макс - максимальная температура коллекторного перехода, для Si 125-155ºC

9. RT(П-К), [град/Вт] - тепловое сопротивление переход (коллекторный) -корпус.

RT(П-C), [град/Вт] - тепловое сопротивление переход – среда.

(4.33)

R_Т - аналог омического сопротивления (тепловое сопротивление).

В справочниках R_Т приводится редко, приводятся графики или аналитические зависимости Pк(Т), по которым определяется R_Т.

Чем выше температура корпуса, тем меньше допустимая электрическая мощность Pк.

При увеличении температуры окружающей среды на 1 градус допустимая электрическая мощность на коллекторе уменьшается на 1 вт .

Чем больше площадь, тем быстрее отдаётся тепло.

4.12 Работа транзистора на нагрузку.

Статическая линия нагрузки (СЛН).

2-ой закон Кирхгофа: Iк∙Rк+Uкэ=Ек

Iк=(Eк-Uкэ)/Rк=Eк/Rк-Uкэ/Rк – на плоскости UкIк это уравнение прямой.

Строим линию:

1. Uкэ=0 Iк=Eк/Rк

2. Iк=0 Uкэ=Eк

Статической линией нагрузки называется траектория движения точки с координатами [Iк;Uкэ] на постоянном токе, или на низких частотах. Т.1 – область насыщения, т. 2 –область отсечки.

Точка покоя – O[Uокэ: Iок] соответствует управляющему току базы IОБ.

Уравнение СЛН

Iок∙Rк+Uокэ=Ек (4.34)

Входной ток содержит постоянную составляющую, обеспечивающую ток покоя, и переменную составляющую –сигнал.

IБ(t)=IОБ+IБmsin(t). (4.35)

Ток коллектора

Iк(t)=IОК+IКmsin(t) = βIОБ+h21ЭIБmsin(t). (4.36)

Выходное напряжение

Uк(t)=UОК UКmsin(t), (4.37)

где UОК определяется из (4.34), а

UКm= IКm  Rк (4.39)

Динамическая линия нагрузки.

Выходное напряжение Uк содержит постоянную составляющую Uокэ. Для исключения прохождения постоянной составляющей выходного напряжения на нагрузку (например, на базу следующего транзистора), применяют разделительные конденсаторы.

В этом случае нагрузки для постоянной и переменной составляющей коллекторного тока транзистора различны: на постоянном токе Rк (х_Ср=), на переменном Rкн=Rк Rн= Rк Rн/( Rк+ Rн) (х_Ср=0).

Динамическая линия нагрузки походит через точку покоя O. Для построения ДЛН задаются приращением тока Iк и определяют приращение напряжения Uк=IкRкн. Координаты второй точки ДЛН – [Uок+Uк; IокIк] (рисунок) или [UокUк; Iок+Iк]. Наиболее удобно выбрать Iк=Iок. Тогда определяется точка пересечения ДЛН с осью напряжений, т.к. Iк=Iок+Iк=0: