ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
Параметри чотириполюсника, які також описують зв’язок між вхідними та вихідними величинами чотириполюсника в статичному режимі, на відміну від характеристик визначаються при малих змінах U âõ та Iâõ , і
тому чотириполюсник у цьому разі вважається лінійним, а параметри називаються малосигнальними.
Характеристики і параметри БТ як чотириполюсника розподіляються між системами залежно від того, які напруги і струми беруться за аргументи, а які – за значення функцій. Найбільш поширеними є три системи характеристик і параметрів: Y-, Z- та Н- системи (таблиця 3.3).
Таблиця 3.3
Система |
Y |
Z |
H |
||
|
|
|
|
|
|
Аргумент |
U âõ , |
Uâèõ |
Iâõ , |
Iâèõ |
Iâõ , Uâèõ |
Функція |
Iâõ , |
Iâèõ |
U âõ , |
Uâèõ |
U âõ , Iâèõ |
Оскільки найбільше прикладне значення має Н-система характеристик і параметрів (так звана гібридна система) і саме їй приділяється максимальна увага в інженерній практиці, в довідниках та іншій спеціальній літературі, то надалі розглядатимемо саме її, тобто вивчатимемо систему статичних гібридних характеристик і малосигнальних h- параметрів.
Отже, в Н-системі за аргументи беруться вхідний струм та вихідна напруга:
U âõ = f (Iâõ,Uâèõ) , |
|
Iâèõ = f (Iâõ,Uâèõ) . |
(3.33) |
У статичному режимі один з аргументів фіксується і БТ можна описати такими сім’ями характеристик:
90
вхідних U âõ = f (Iâõ) Uâèõ const ;
вихідних Iâèõ = f (Uâèõ) |
I |
âõ |
const ; |
|
|
|
зворотного зв’язку U âõ = f (Uâuõ) Iâõ const ;
прямої передачі Iâèõ = f (Iâõ) |
|
|
Uâuõ const . |
||
|
|||||
На практиці зручніше користуватися вхідними |
|||||
|
|
||||
оберненими характеристиками |
Iâõ = f (Uâõ) |
|
Uâuõ const . |
||
|
|
|
|
Крім того, останні дві сім’ї, які застосовуються рідше, ніж сім’ї вхідних і вихідних характеристик, можуть бути одержані з перших. Розглянемо статичні гібридні характеристики БТ для кожної схеми ввімкнення окремо.
3.2.1 Статичні характеристики біполярного транзистора у схемі зі спільною базою
Теоретично статичні характеристики БТ у ССБ можуть бути одержані за допомогою рівнянь Еберса – Молла. Але в цих рівняннях не враховуються опір бази і модуляція її товщини залежно від зміни напруги U ÊÁ . Тому на практиці
застосовують експериментально зняті статичні характеристики. Схему для зняття характеристик БТ зі спільною базою зображено на рисунку 3.12.
+ |
mA1 |
|
mA2 |
UЕБ =1В |
V1 |
V2 |
UКБ = 30В |
|
|
|
+ |
Рисунок 3.12 – Схема лабораторного зняття статичних характеристик БТ зі спільною базою
91
Слід зауважити, що при одержанні характеристик для n-p-n транзистора потрібно змінити полярність напруг
U EÁ і U ÊÁ .
Вхідні характеристики
Це |
залежності |
IE f (UÅÁ ) |
|
|
|
UÊÁ const |
. |
Графіки |
сім’ї |
||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
характеристик показано на рисунку 3.13. |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
МП14 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
IЕ,mA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
-10В |
|
|
|
|
|
UКБ=0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0 0,1 |
0,2 |
0,3 |
UЕБ,В |
|
|
|
||||||||
Рисунок 3.13 – Статичні вхідні характеристики БТ |
|
||||||||||||||||
|
|
|
зі спільною базою |
|
|
|
|||||||||||
При |
UÊÁ 0 (колектор |
замкнено з |
базою) |
вхідна |
|||||||||||||
характеристика відтворює пряму гілку ВАХ ЕП: |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
UÅÁ |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
IE IEÁ |
(e T |
1) . |
|
|
(7.2) |
|||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
негативній |
напрузі |
на колекторі |
характеристика |
зміщується вгору, в бік більших струмів емітера. Причина цього зміщення:
1) при збільшенні негативної U ÊÁ зменшується активна ширина бази , зростає градієнт концентрації дірок у базі (рис. 3.14), і тому при незмінній напрузі U EÁ збільшується
IÅ ;
92
Рисунок 3.14 – Модуляція товщини бази БТ та її вплив на розподіл концентрації неосновних носіїв
2) при збільшенні запірної напруги U ÊÁ на КП зростає зворотний струм колектора IÊÁ0 , який, протікаючи через розподілений опір бази rÁ , створює на ньому спад напруги зворотного зв’язку U ÇÇ (рис. 3.15). Ця напруга, узгоджена з напругою U EÁ за напрямом, сприяє більшому відкриванню ЕП і зростанню внаслідок цього струму IÅ .
+ |
rб |
- |
|
|
- |
|
|
|
|||
UЕБ |
UЗЗ |
|
IКБ |
|
UКБ |
|
+ |
0 |
|||
- |
|
|
+ |
||
|
|
|
|
Рисунок 3.15 – Утворення напруги зворотного зв’язку на розподіленому опорі бази
Під впливом перелічених причин у емітерному колі БТ при UEÁ 0 і негативній напрузі на колекторі протікає
невеликий струм емітера. Для того щоб його усунути, треба до емітера прикласти невелику негативну напругу.
93
Вихідні характеристики
Вихідні характеристики БТ у ССБ – це графіки залеж-
ності IK f (UKÁ ) |
|
IE const |
, зображені на рисунку 3.16. |
|
|||
|
|
|
|
Ураховуючи вплив напруги U KÁ на зворотний струм |
колектора, рівняння для струму колектора (3.10) можна записати у вигляді
|
|
|
|
|
|
|
UÊÁ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
K |
h |
I |
E |
I |
ÊÁ |
(å Ò |
1) . |
(3.35) |
|
|
21Á |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
Одержана формула описує вихідні характеристики при різних струмах емітера.
|
|
МП14 |
|
|
|
|
IК,mA |
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
K max |
|
|
|
|
|
|
3,0 мА |
|
|
насичення |
3,0 |
|
|
|
2,5 мА |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2,0 мА |
|
|
2,0 |
|
|
|
1,5 мА |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Режим |
|
|
|
|
1,0 мА |
|
1,0 |
|
|
|
0,5 мА |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
IКБ |
IЕ 0 |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0,2 |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
UКБ,В |
|
|
|
|
Режим відсічки |
||
|
|
|
|
|
Рисунок 3.16 – Статичні вихідні характеристики БТ зі спільною базою
Межею між режимом відсічки ( IÅ 0 ) і активним режимом ( IÅ 0 ) є характеристика при IÅ 0 , яка є зворотною гілкою ВАХ КП. При збільшенні негативної напруги U KÁ струм колектора швидко досягає значення
94
IÊÁ0 . Подальше зростання IÊ зумовлюється зростанням
струмів генерації та витоку КП. При деяких високих напругах U KÁ (для транзистора МП14 при IÅ 0 ці
напруги перевищують 15В) у КП виникає пробій, що супроводжується значним зростанням колекторного струму.
При IÅ 0 вихідні характеристики зменшуються в бік більших колекторних струмів на величину h21Á IE згідно з
формулою (3.35). У загальному випадку це зміщення має нееквідистантний характер, тобто однаковим приростам вхідного струму IE відповідають нерівні прирости
вихідного струму IK . Це явище викликане залежністю h21Á f (IE ) , зображеною на рисунку 3.6, яка свідчить, що статичний коефіцієнт передачі струму h21Á не є сталою
величиною для різних струмів емітера. Для більших колекторних та емітерних струмів пробій КП відбувається при менших напругах і може перетворитися в тепловий. З метою унеможливлення пробою режим роботи приладу треба вибирати нижче кривої максимально допустимої потужності PK max , що розсіюється колектором (пунктирна
гіпербола на рисунку 3.16).
При UKÁ 0 та IÅ 0 переходи транзистора вмикаються у прямому напрямі, і прилад переходить до режиму насичення. У цьому режимі різко зменшується IK , тому що
зростає інжекційна складова колекторного струму, яка компенсує керовану, екстракційну складову.
Характеристики прямої передачі
Це залежності IK f (IE ) UKÁ const (рис. 3.17). Вони ґрунтуються на рівняннях (3.10) або (3.35). З рівняння (3.35) бачимо, що при UKÁ 0 характеристика починається з
95
точки, яка є початком координат ( IÅ 0 , IK 0 ), а нахил
цієї характеристики визначається залежністю h21Á |
від IÅ . |
||||
При |
UKÁ 0 |
характеристика починається |
з точки |
||
IK IÊÁ |
, а |
зміна |
її нахилу зумовлюється залежністю |
||
0 |
|
|
|
|
|
h21Á f (UÊÁ ) |
(рис. 3.7). |
|
|
||
|
|
|
IК |
UКБ < 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UКБ = 0 |
|
|
|
IКБ0 |
|
|
0 |
IБ |
Рисунок 3.17 – Сім’я характеристик прямої передачі БТ зі спільною базою
Характеристику прямої передачі можна одержати з сім’ї вихідних характеристик, фіксуючи U KÁ .
Характеристики зворотного зв’язку
Сім’я характеристик зворотного зв’язку
UEÁ f (UÊÁ ) |
IE const |
|
показана на рисунку 3.18.
При збільшенні U KÁ зменшується активна ширина бази транзистора , і за рахунок зростання градієнта концентрації дірок у базі (див. рис. 3.14) зростає струм IÅ .
Для підтримання його постійного значення, як того вимагають умови зняття характеристик, потрібно зростання IÅ компенсувати зменшенням напруги U EÁ . Ця обставина зумовлює від’ємний нахил характеристик.
96