Лекция 6. Лекция Схема замещения биполярного транзистора (эквивалентная схема)
 Скачать 65.5 Kb.
|
|
Лекция 6. Схема замещения биполярного транзистора (эквивалентная схема). При малых амплитудах и сигналах, воздействующих на транзистор, его можно считать линейным элементом и пользоваться следующими схемами замещения: 1  ) Формальная схема замещения. Транзистор считается линейным четырехполюсником, для описания свойств которого используют одну из шести пар основных уравнений четырехполюсника. Наиболее часто используют уравнения с h-параметрами.U1 = h11 I1 + h12 U2 (1) I2 = h21 I1 + h22 U2 (2)  (входное сопротивление четырехполюсника) (коэф-т передачи обратной связи по напряжению) (коэф-т передачи по току) (выходная проводимость в режиме холостого хода во входе)1) h-параметры легко определяются по входным и выходным ВАХ транзистора. 2) Они наиболее близки к физическим процессам, протекающим в транзисторе. h12 – учитывает влияние напряжения на коллекторе на входное напряжение (эффект Эрли).  h21=IKB–IKA/Iб3(B)–Iб2(A) Формальная схема замещения транзистора составляется по уравнениям (1) и (2).    Эта схема замещения транзистора составляется по физическим моделям. Элементы физической схемы связанны с процессами, протекающими в транзисторе, причем напрямую. Физическая схема замещения транзистора с ОБ:  Физическая схема замещения транзистора с ОЭ:  Основные параметры физической схемы замещения. rэ,cэ- элементы, отвечающие за свойства ЭП, который обычно смещен в прямом направлении, а потому: rэ=φт/Iэ рт. cэ- диффузионная емкость. rб- объемное сопротивление области базы. rк,cк- элементы, отвечающие за свойства КП, который обычно смещен в обратном направлении. rк- учитывает наклон пологой части ВАХ.(105-106ом) cк- барьерная емкость.(cк<э) Эквивалентная схема для транзистора с ОЭ составляется аналогично по физической модели. Параметры rБ,cЭ,rЭ – аналогично параметрам схемы с ОБ, а параметры коллекторного перехода все определяются по-другому.  и потому наклон выходной ВАХ заметен. - емкость коллекторного перехода транзистора с ОЭ.βIБ – источник тока, учитывает передачу входного тока (тока базы) в цепь коллектора. Параметры физической и формальной схем имеют определенную связь между собой, поскольку относятся к одному транзистору.       ,  Зависимость параметров и характеристик от температуры, частоты, и рабочей точки транзистора. 1)От температуры: Температура оказывает существенное влияние на параметры и характеристики транзистора. Наиболее сильно она влияет на тепловой ток коллекторного перехода. Это влияние приводит к тому, что выходные ВАХ смещаются вверх, особенно это сильно проявляется в схеме с ОЭ, там выходной ток равен: Ik0*=(1+β)Ik0   С повышением температуры, за счет роста Iэ0 входная ВАХ смещается влево. С ростом температуры возрастают коэффициенты диффузии и дрейфа, что ведет к росту параметров α и β, они возрастают примерно на 1% на градус.   2)Зависимость от положения рабочей точки. Рабочие точки характеризуются постоянным напряжением и током на коллекторе и эмиттере.   Спад β при малых IК связан с необходимостью учета рекомбинации в ЭП. Спад β при больших IК связан с учетом рекомбинации в области базы. 3)От частоты:  Предельно допустимые параметры транзистора. Это такие значения параметров, которые не должны быть превышены ни при каких режимах эксплуатации, поскольку это ведет к нарушению работоспособности транзистора или существенно ухудшает его надежность. К предельно допустимым параметрам относятся: 1)Jkmax – приводит к расплавлению. 2)Uкэmax - приводит к пробою. 3)  - предельно допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе.(TK max-максимально допустимая температура КП, Tср-температура окружающей среды, Rk cp-тепловое сокр-е между коллектором и окружающей средой.4)ωβ,ωα. Полевые транзисторы. В них используется лишь один из носителей заряда (p или n). Принцип действия полевого транзистора, основан на эффекте изменения сопротивления канала, под действием поперечного электрического поля, создаваемого напряжением приложенным к выводам транзистора. Управление выходным током осуществляется электрическим полем, создаваемым напряжением, за счет изменения проводящего выходного тока. Часто полевой транзистор сравнивают с переменным сопротивлением управляемым напряжением. Полевые транзисторы делятся на: 1) С управляющим p-n-переходом. а)n-канальный  б)p-канальный  2) С изолированным затвором(МДП(Металл-Диэлектрик-Полупроводник), МОП(Металл-Окисел-Полупроводник)). а)С встроенным каналом:   б)С индуктированным каналом.   Управляющим электродом у полевых транзисторов является затвор. Напряжение, приложенное к нему, позволяет управлять величиной напряжения между истоком и стоком. Большинство полевых транзисторов имеет симметричную структуру, что позволяет менять местами сток и исток. Полевые транзисторы обладают рядом существенных преимуществ над биполярными: 1) Имеют высокое входное сопротивление. (106-108ом для транзисторов с управляющим p-n-переходом, 1010-1012ом –с МДП) 2) Устойчивы к воздействию ионизирующего излучения. 3) Способны работать при температурах до ≈-1970С. 4) Обладают малым уровнем собственного шума. 5) Имеют малую площадь, занимаемую на поверхности полупроводника, что позволяет на их основе изготавливать интегральные схемы с высокой степенью интеграции. |