Биполярные транзисторы (стр. 2 из 2)
а) б)
Рис.8 Входные а) и выходные б) характеристики.
Нормальный активный режим.
В этом режиме, как и в схеме с ОЭ, переход Б-Э смещен в прямом направлении, переход К-Б в - обратном.
1) Iк = a× Iэ + Iко (eUкб/Uт-1) = a× Iэ + Iкбо »a× Iэ
Т. к. a<1, то усиление по току в такой схеме невозможно Iк = b× Iб.
2)
3) Ki = a» 1
4) Rвх » rбэ / ÙUвх / Ù Iвх, т.е. в b раз меньше чем всхеме с ОЭ!!
5)
,т.е. такое же как и в схеме с ОЭ.
Режим насыщения
в данной схеме возможно только при Uк < Uб, что недостижимо при фиксированной полярности питания. Т.е. режима насыщения нет.
3) Схема с общим коллектором
Это по сути частный случай схемы с ОЭ при Rк = 0! Поэтому, практически все соотношения для токов транзистора и потенциалов на его переходах, характерные для схемы с ОЭ, могут быть применим и в данном случае.
В этой схеме управляющее напряжение приложено к участку Б-Э, выходной сигнал снимается с резистора нагрузки, включенного в эмиттерную цепь. Потенциал коллектора при этом фиксирован!
Причем, в этой схеме, также как и в схеме с ОБ, отсутствует режим насыщения, поскольку потенциал коллектора никогда не может быть ниже потенциала базы!!
Параметры схемы в режиме отсечки аналогичны таковым в схеме с ОЭ!!
На рис.8 приведены схема включения и ее эквивалентная схема.
Рис.8
1)
2)
3) Rвх = rбэ + b× Rэ, т.е. во много раз больше чем Rвх в схемах с ОЭ и ОБ! (десятки и сотни кОм).
4)
Т. е. такая схема имеет высокий Ki, малое Rвых и большое Rвх!!
6. h и Y параметры транзисторов
Транзистор можно рассматривать как четырехполюсник где
Uвх = U1,Iвх = I1, Uвых = U2, Iвых = I2.
h11э= ÙUбэ / ÙIбэ ÷Uк = const = Rвх
h12э= ÙUбэ / ÙUк ½Iб = const -
коэффициент внутренней ОС (очень малая величина, которой в инженерной практике пренебрегают и принимают = 0)
h21э= ÙIк / ÙIб ½Iб = const = b
h22э = ÙIк / ÙUк ½Iб = const -
Выходная проводимость
([Сименс] = 1/Ом)
Rвых = 1/ h22э
В настоящее время для практических расчетов h и y параметры практически не используются!
7. Влияние температуры на статистические характеристики транзистора. Динамические параметры
Это параметры, которые совместно с такими же параметрами других компонентов схемы определяют вид АЧХ линейной схемы или характер переходных процессов в ключевых схемах.
Частотные свойства транзистора в активном режиме определяются:
инерционностью процессов распространения подвижных носителей в транзисторной структуре (в основном на базе);
наличием емкостей переходов (в частности барьерной емкостью коллекторного перехода) и конечным значением внутренних сопротивлений;
эффектами накопления и рассеивания зарядов.
Обычно, для упрощения анализов динамических процессов, большую часть источников инерционности процессов в транзисторе сводятся к эквивалентным емкостям (зависящим, в общем случае, от напряжения и частоты). За счет этого получают достаточно простые эквивалентные схемы транзистора на переменном токе, приведенные на рис.5.6.
Рис.9. Эквивалентные схемы для активного режима а) и режима отсечки б).
Коэффициент передачи по току может быть представлен характеристикой ФНЧ первого порядка
,где wb- частота среза.
Во временной области эта зависимость имеет вид:
,где tb = 1/wb- постоянная времени изменения коэффициента передачи по току.
Граничной частотой усиления (или “частотой единичного усиления”) называют частоту, при которой модуль коэффициента усиления уменьшается до
В практических в расчетах используется соотношение
wгр = b×wb
ta = tb / (1+b) или tb = (1+b) ta»b×ta,
где ta = 1/2pfa, fa- граничная частота усиления для схемы с ОЭ, которая приводится обычно в справочных данных!
Кроме fa в справочных данных приводятся значения ta и tb, а также величины емкостей эмиттерного (С*эо) и коллекторного (С*ко) переходов при Uкб=0, Uэб=0, Uкк и Uэк - контактная разность потенциалов переходов К-Б и Э-Б.
Особенности переходных процессов в ключевом режиме работы транзистора включенного, например, по схеме с ОЭ заключается в наличии времени рассасывания заряда неосновных носителей, накопленного в базе при протекании тока в отрытом и насыщенном состоянии. Причем, с увеличением Iкн увеличивается tр!
Iк (t) = b (t) ×Iб
Iкн = bо× Iбн ® Iбн = S × Iбо
9. Предельно допустимые параметры
1) Uэбобр- электрический (Зенеровский) или тепловой пробой перехода Б-Э
2) Uкбобр
Это max допустимые обратные напряжения на переходах Э-Б и К-Б. Причем,
Uэбобр < Uкбобр (иногда в 2 раза!)
3) Uкэmax
4) Pрmax- максимально допустимая рассеиваемая мощность
Pр » Uкэ × Iк
В паспорте обычно указывается Pрmax при температуре корпуса, равной 25оС. С увеличением tоС необходимо уменьшение Pр ниже Pрmax!
Литература
1. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. М., 2005. - 530с.
2. Лысенко А.П. Статический коэффициент передачи тока базы транзистора и его зависимость от режима и температуры. Учебное пособие - Московский государственный институт электроники и математики. М., 2005. - 29 с.
3. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 1. Издательство: РадиоСофт, 2000. - 512с.
4. Петухов В.М. Биполярные транзисторы средней и большой мощности сверхвысокочастотные и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 4. Издательство: КУбК-а, 1997. - 544с.
5. Чижма С.Н. Основы схемотехники. СПб., 2008. - 424с.