Расчет электрических параметров схемы с биполярным транзистором с использованием эквивалентной схемы

Рассмотрим простейшую схему, состоящую из биполярного тран-зистора, включенного по схеме с общей базой, источника ЭДС сигна-ла e_C, обладающего внутренним сопротивлением R_С. На выходе тран-зисторной цепи включено нагрузочное сопротивление R_Н.

Рис. 12. Схема для расчета коэффициента передачи с транзисторной структурой

e_С – источник сигнала;

R_С – внутреннее сопротивление источника сигнала;

R_Н – сопротивление нагрузки;

u_ЭБ – напряжение смещения перехода эмиттер-база;

u_КБ – напряжение смещения перехода коллектор-база.

Заменим транзистор упрощенной эквивалентной схемой, в кото-рой полагается, что транзистор смещен таким образом, что он работа-ет на линейном участке и не насыщается и, кроме того, не работает в режиме отсечки. Эта схема изображена на рис. 13. Выбрав направле-ния контурных токов и используя закон Кирхгофа, запишем систему уравнений для коллекторного и эмиттерного токов.

Рис. 13. Эквивалентная схема для расчета коэффициента передачи

(51)

Введем обозначения определителей для этой системы уравнений:

, (52)

, (53)

. (54)

Выражения для эмиттерного и коллекторного токов запишутся:

; . (55)

Коэффициент передачи по току определится:

. (56)

Раскрывая определители, получим:

. (57)

Коэффициент передачи по напряжению определится как отноше-ние падения напряжения на нагрузочном сопротивлении к ЭДС сигна-ла:

. (58)

Лабораторное задание

1. Построить график изменения концентрации неосновных носителей заряда в области базы при изменении напряжения эмиттер-база.

2. Построить график изменения плотности эмиттерного тока при изменении напряжения эмиттер-база и коллектор-база.

3. Построить график изменения плотности коллекторного тока при изменении напряжений коллектор-база и эмиттер-база.

4. Построить эквивалентные схемы транзисторной структуры, включенной по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).

5. Построить входные и выходные характеристики транзисторной структуры для схем с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).

6. Рассчитать коэффициенты передачи по току и напряжению транзисторной структуры по схеме с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором (по указанию преподавателя).

7. Построить полную эквивалентную схему транзисторной структуры.

Контрольные вопросы

1. Физические процессы и зонная диаграмма транзисторной структуры в равновесном состоянии.

2. Физические процессы и зонная диаграмма транзисторной структуры в режиме усиления.

3. Неосновные носители заряда в области базы.

4. Плотности токов в области базы.

5. Плотности токов через эмиттерный и коллекторный переходы.

6. Полная эквивалентная схема транзисторной структуры.

7. Математическая модель транзисторной структуры.

8. Входная и выходная характеристики транзисторной структуры.