Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 136

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

одна из которых q5s образуется вблизи эмиттера за счеі инжекции из эмиттера, другая д б к — за счет инжекции из коллектора. Линейность уравнений, описывающих связь между зарядами и токами, позволяет использовать для ре­ жима насыщения принцип суперпозиции и записать:

і к - -

ос 0 и -

—

li'p

IJ-JJ

til

 

« a = - ^ — a

0

— ( 1 - 2 2 )

tj-jj

Tj

at

Tp

at

 

 

Последнее уравнение записано в предположении, что в ин­ версном и нормальном режимах постоянные времени реком­ бинации не изменяются, Т. Є. Тр = Т р и .

Транзистор при работе в схеме генератора под воздей­ ствием внешних для него токов и напряжений периодически переходит из активного состояния в состояние отсечки, насыщения или инверсное состояние. В дальнейшем по­ требуется определять формы токов и напряжений на тран­ зисторе, а также моменты изменений состояния транзи­ стора. Для этой цели используем эквивалентные схемы идеальных транзисторов, показанные на рис. 1.3, а, б. Здесь используется релейная аппроксимация характеристик р-п переходов и их эквивалентная схема (см. рис. 1.2, б). Положение ключей в эквивалентных схемах, приведенных на рис. 1.3, определяется значением напряжения или со­

стоянием

заряда в переходах.

 

Схема

рис. 1.3, а соответствует включению

транзистора

с ОБ. В отличие от эквивалентной схемы двух

изолирован­

ных переходов в этой схеме способность транзистора про­ водить токи при обратном смещении на переходах отражена

включением

между коллектором и эмиттером генераторов

токов <7бэ/тг

и

q5K/i;Ta.

При анализе

транзисторных схем очень часто исполь­

зуется другая Т-образная конфигурация эквивалентной схемы, представленная на рис. 1.3, б. Она получается из схемы рис. 1.3, а простым преобразованием в соответствии с (1.12). Эта схема является частным случаем известной эк­ вивалентной схемы Эберса — Молла для случая больших токов через переходы.

2*

Ш

На рис. 1.3, «изображена эквивалентная схема при вклю­ чении транзистора с общим эмиттером.

Схема, представленная на рис. 1.3, г, упрощенная. Она полностью эквивалентна схеме, приведенной на рис. 1.3, в для активного режима и отсечки, но лишь приближенно отражает режим насыщения и не отражает инверсного ре­ жима. Пользоваться этой схемой следует лишь при неболь­ шом накоплении заряда у коллекторного перехода (q^v ж

«0), т. е. когда общий заряд базы приблизительно равен

заряду базы у эмиттерного перехода: q6 ^

7 б э . Тогда ток

базы в активном режиме и режиме насыщения

определяется

одним дифференциальным

уравнением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т г

af l хт

dt

 

 

 

dt

 

 

Эмиттерный

переход открывается

при иэ

=

Е'

и закрывает­

ся

при q5

= 0. При открытом переходе

эмиттера коллек­

торный переход открывается при vK3

— иэ

- f vK — 0, т. е.

транзистор

представляет

собой

короткое

замыкание то­

чек

к'э'.

Выход

из состояния

насыщения

для

схемы

рис. 1.3,

в определяется

условием <7бн

=

0,

что для

схемы

рис. 1.3, г эквивалентно

условию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<?б/тг =

г'к.

 

 

 

 

 

(1.24)

 

Схемы

рис. 1.3

позволяют,

учитывая

соответствующие

положения ключей, построить вольтамперные характери­ стики идеального транзистора (рис. 1.3, д, ё).

Транзистор в схеме с ОБ при принятой идеализации (1.10) безынерционен. В схеме с ОЭ его можно считать безы­ нерционным лишь по отношению к изменению q6. При из­ менении і б ' в соответствии с (1.12) транзистор будет безы­ нерционным лишь на частотах сотр <^ 1.

Реальный транзистор. Омические сопротивления мате­ риалов, контактов и выводов, а также емкости переходов и индуктивности выводов приводят к тому, что напряжения на реальном транзисторе значительно отличаются от напря­ жений на его переходах. На эскизе конструкции транзисто­ ра (рис. 1.4, а) следует различать рабочую (активную часть), расположенную под эмиттером, и пассивную часть, которая соединяет торец базы (точка б' на рис. 1.4, а) с базовым вы­ водом. Такое разделение на активную и пассивную части справедливо для всех типов современных мощных транзи­ сторов.

Рис. 1.4. Эскиз реального транзистора (а), его общие эквивалент­ ные' схемы (б) и эквивалентные схемы для областей насыщения (в) отсечки (г) и активной области (д) при включении по схеме

е ОБ и ОЭ.

Сопротивление материала базы гб включается последо­ вательно с базовым выводом. Последовательно с эмиттер-

ным и коллекторным выводами

включены

сопротивления

их контакта и материала гэ и гк.

 

 

Емкости эмиттерного Сэ и коллекторного

Ск переходов

распределены по поверхностям,

разграничивающим базу

от эмиттера и коллектора. Емкость С к разделяют на две со­

ставляющие: Ск= С к а

С к п , определяемые активной и пас­

сивной

частями коллекторного перехода.

 

На

рис. 1.4, а показаны также

индуктивности эмиттер­

ного, базового и коллекторного выводов.

 

На

эквивалентной

схеме

реального

транзистора

(рис.

1.4, б) выделен

диод пассивной части

коллектора,

представленный в виде символа идеального диода, зашунтированного емкостью С к п . Из этой общей схемы легко полу­

чить эквивалентные схемы транзистора

для областей

насы­

щения,

отсечки и активной

области (рис. 1.4, в, г, д). При

построении эквивалентной схемы с ОЭ для активной

обла­

сти использовалась схема

идеального

транзистора,

пока­

занная

на рис. 1.3, г.

 

 

 

 

 

Эквивалентные схемы на рис. 1.4, в, г,

д позволяют по­

строить

идеализированные

статические

вольтамперные

характеристики транзистора (рис. 1.5).

 

 

Для

схемы с ОЭ входные

характеристики в активной

области

линейны (рис. 1.5, а):

 

 

 

 

 

i^S6(u,,-E')

 

I Е , ( = const

( 1 2 5 )

 

: S ( u 6 8 - £ ' )

 

 

\и09>Е',

 

где S6 « 1 /(гб + ро гй), S «

р 0

S6

 

 

 

— крутизна базового и коллекторного токов.

Выходные характеристики в активной области горизон­ тальны, а в области насыщения линейны, причем для схемы с ОЭ (рис. 1.5, б)

"кэ = LJSZ

= 'нас 'и При £ к > 0 ,

(1.26)

где S r p = 1/(гн + г э ) =

1/г| 1 а с —крутизна линии критического

режима в схеме с ОЭ; гн а с —сопротивление насыщения тран­ зистора.

22

і,А

1

 

0,5 V-

У,//1

is

 

20v

.

WuM,B

 

/

\

 

 

у-

\

 

/

 

 

г

 

і

 

 

20

 

.W икВл,9

ік,А

 

 

 

0,025 0,05 ig, А

Рис. 1.5. Идеализация статических характеристик реальных тран­ зисторов при включении по схеме с общим эмиттером (а, б) и с об­ щей базой (в, г).

Статическая выходная вольтамперная характеристика для схемы с ОБ при иэ — const (рис. 1.5, в) в области насы­ щения имеет вид

 

 

i s = S%(-E'

+ U K S ) ,

(1.27)

где S°p — l/r I t - f гб — крутизна

линии критического

режима

в схеме с ОБ.

 

 

 

Для расчетов часто используется статическая харак­

теристика

і'к(^б) П Р И "ка =

const. Такая характеристика

при р 0

=

const в активном

режиме представляется

прямой

линией

(рис. 1.5, г).

 

 

 

Для сравнения на этих рисунках показаны соответ­ ствующие реальные характеристики транзисторов. В об­ ласти малых токов коллектора они отличаются от идеали­ зированных тем, что в соответствии с (1.6) имеют экспонен­ циальный характер.

В области больших токов коллектора сказывается па­ дение ро при увеличении тока (рис. 1.5, г).

При больших токах и малых напряжениях на коллек­ торе у транзисторов многих типов не наблюдается резкой границы между областью насыщения и активной областью. Существование переходной области затрудняет определение крутизны линии критического режима 5 к р по реальным ста­ тическим характеристикам. Заметим, что эта область рас­ ширяется по мере роста частоты. Поэтому для транзисторов некоторых типов указывается зависимость 5к р (со).

При достаточно больших токах и напряжениях реаль­ ные характеристики могут также заметно отличаться от идеализированных из-за приближения к области пробоя

переходов.

Обычно

эта область работы не используется,

так

как вводятся

ограничения

на допустимые величины

токов

и напряжений

транзистора.

 

 

 

Рассмотрим вопрос об этих

ограничениях

более

под­

робно.

 

 

 

 

 

 

 

П р е д е л ь н о - д о п у с т и м ы е

в е л и ч и н ы ,

указанные в паспорте, определяют область допустимых

ре­

жимов транзистора,

в которой можно ожидать высокую на­

дежность его работы. В мощных

генераторных

транзисто­

рах указывают допустимые величины импульса тока

і К д ,

напряжения

на эмиттерном переходе

ы э б д и

коллекторе

«кбд и

"кэд. средней температуры -переходов

транзистора

Тпд

[5,6].

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы