Электронные цепи и приборы (шпаргалка) (стр. 4 из 10)

рис. 1.

Вид хар-ки, снятой при I_э=0, соответствует обратной ветви ВАХ одиночного p-n-перехода. В этом случае I_к=I_к0, где I_к0 – нулевой коллекторный ток.

Если I_э > 0, то значения I коллектора увеличиваются за счет носителей заряда, инжектированных из эмиттера в базу. В этом случае коллекторный I протекает и при U_кб = 0. Для того, чтобы уменьшить значение колл-го I до 0, необходимо подать на колл-ный переход прямое U, при этом потенциальный барьер перехода снизится, и навстречу потоку неосновных носителей заряда потечет поток основных носителей заряда; при равенстве этих потоков колл-ный ток I_к равен нулю.

При увеличении обратного U на коллекторе снятые хар-ки, имеют небольшой подъем, т.е. I_к, возрастает при увеличении U на коллекторе. Это объясняется тем, что с увеличением обратного коллекторного U растет ширина коллекторного перехода (в основном в сторону базы), уменьшается рекомбинация неосновных носителей в толще базы, уменьшается рекомбинационная составляющая I базы, и I коллектора I_к=I_э - I_б при I_э=const несколько растет. Хар-ки, снятые ч/з равные интервалы изменения I эмиттера, располагаются неравномерно: чем больше значения I эмиттерного перехода, тем ближе друг к другу располагаются хар-ки. Это объясняется тем, что возрастание эмиттерного I приводит к увеличению рекомбинации, а значит к уменьшению I_к.

При больших значениях I_к коллекторное напряжение возрастает за счет лавинного умножения носителей заряда в коллекторном переходе.

Большую роль в работе транзистора играет обратный неуправляемый I коллекторного перехода I_к0, кот. явл. частью I_к при любом значении I_э. Т.к. I_к0 представляет собой ток неосновных носителей заряда, число которых непосредственно зависит от температуры, то его существование предопределяет температурную нестабильность работы транзистора.

14. Статические ВАХ бип. тр-ра вкл. по схеме с ОБ.

Рассм. ход статических вх. хар-ик транзистора, вкл. по схеме с ОЭ I_б=F(U_бэ)|U_кэ=const.

В этом случае они имеют вид, показанный на рис. 1.

рис. 1

Рассм. ход хар-ки, снятой при U_кэ=0. Если на коллекторную p-область подан нулевой, а на базовую n-область – отрицательный потенциал (т.е. |U_кэ| < |U_бэ|), то коллекторный переход находится под прямым U, и через него протекает диффузионная составляющая I (ток основных носителей заряда), которая замыкается через базу.

Через эмиттерный переход, на кот. от батареи подается прямое U, также протекает диффузионная составляющая I, причем, т.к. подача U_кэ=0 для схемы с ОЭ означает короткое замыкание между колл. и эмитт., I эмиттера тоже замыкается через базу. При изменении U_бэ каждый из этих токов изменяется в соответствии с ходом прямой ветви ВАХ p-n-перехода. В базовом выводе эмиттерный и коллекторные токи протекают в одном направлении, т.е. I_б = I_э + I_к и вх. хар-ка, снятая при U_кэ = 0, представляет собой прямую ветвь ВАХ двух параллельно включенных p-n-переходов.

Если вх. хар-ка снимается при каком-то значении обратного коллекторного U |U_кэ| > |U_бэ|, то на коллекторный переход подается обратное U. В этом случае I коллектора меняет свое направление, I эмиттера замыкается через цепь коллектора, и I базы является суммой двух противоположно направленных составляющих, рекомбинационной и тока I’_к0.

При U_бэ=0 рекомбинационная составляющая тока базы I_э(I-α())=0 и в цепи базы протекает только ток I’_к0. После того, как на эмиттерный переход подано прямое напряжение U_бэ>0, появляются эмиттерный ток и рекомбинационная составляющая тока базы по величине меньшая, чем ток I’_к0. В цепи базы протекает разностный ток. При увеличении U_бэ рекомбинационная составляющая растет, разностный ток I’_к0- Iэ(I-α()) уменьшается, и при I_э(I-α())=I’_к0 ток базы равен нулю. При дальнейшем увеличении U_бэ ток базы меняет свое направление, и в цепи базы протекает разностный ток уменьшается и при I_э(I-α())-I’_к0.

При увеличении обратного U коллекторного перехода вх. хар-ки сдвигаются от начала координат вправо и вниз.

Сдвиг хар-стик вниз объясняется тем, что значения I’_к0 растут при увеличении обратного напряжения коллекторного перехода т.к. расширение перехода в сторону базы уменьшает рекомбинацию, в результате чего, увеличивается коэффициент передачи эмиттерного тока α(), и значения I’_к0 растут.

Сдвиг хар-стик вправо объясняется тем, что уменьшение рекомбинационной составляющей тока базы и равенство I_э(I-α())=I’_к0 достигается при больших значениях U_бэ.

15. Динамический режим работы биполярного транзистора.

При работе транзистора с нагрузкой имеет место взаимное влияние друг на друга токов I_э, I_к, I_б. Этот режим носит название динамического, а его характеристики – динамических.

Рассмотрим динамический режим транзистора, работающего по схеме с ОЭ (рис.1).

рис. 1.

При работе транзистора совместно с нагрузкой Rн, включенной в цепь коллектора, напряжение источника питания Е_к распределяется между нагрузкой и переходом коллектор-эмиттер (U_кэ): Е_к=U_кэ+I_к·Rн, поэтому ток коллектора изменяется по линейному закону в соответствии с выражением I_к=(Е_к-U_кэ)/Rн. Графическая зависимость I_к=f (U_кэ) представляет собой прямую линию, которая называется нагрузочной прямой. Для исследования свойств транзистора нагрузочную кривую наносят на семейство выходных характеристик (рис.2). Точка пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпадает с точкой, для которой удовлетворяется условие I_к·Rн=Е_к.

рис. 2.

17. Т-образная схема биполярного тр-ра.

Параметры Z, У и Н наз-ся внешними параметрами, так как кроме свойств самого транзистора они зависят еще и от схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК). Поэтому иногда более удобно при расчетах использовать схемы замещения.

Тр-р в этом случае представляется эквивалентной схемой, состоящей из определенного кол-ва электрических элементов (сопротивления, индуктивности, емкости и т.д.). Однако одними пассивными элементами нельзя описать усилительные свойства тр-ра. Поэтому в эквивалентную схему вводится еще генератор ЭДС или тока.

Т-образную эквивалентную схему замещения легко получить из уравнений четырехполюсника для Z-параметров на низких частотах. Заменив в уравнениях:

U_вх=r₁₁I_вх+r₁₂I_вых; U_вых=r₂₁I_вх+r₂₂I_вых.

U_вх и I_вх через U₁ и I₁, а U_вых и I_вых соответственно через U₂и I₂, будем иметь:

U₁=r₁₁I₁+r₁₂I₂; U₂=r₂₁I₁+r₂₂I₂.

Прибавив и отняв во втором уравнении r₂₁I₁, что не изменит равенства и, выполнив несложные преобразования, получим:

U₁=r₁₁I₁+r₁₂I₂; U₂=r₂₁I₁+r₂₂I₂+(r₂₁-r₁₂)·I₁.

Первое уравнение и два первых члена второго уравнения являются уравнениями пассивного четырехполюсника. Т-образная схема замещения для него имеет вид, показанный на рис. 1.а.

рис. 1. Т-образная схема транзистора.

Усилительные свойства тр-ра определяются последним членом второго равенства E_Г=(r₂₁-r₁₂)·I₁. Величина этого ЭДС пропорциональна вх. току и не зависит от свойств внешн. цепи.

Эквив-ная схема с учетом последнего члена второго равенства представлена на рис. 1.b.

Иногда вместо генератора ЭДС в эквивалентную схему включают генератор тока. Несомненно, что создаваемый генератором ток также должен быть пропорционален току I₁: I_Г=a·I₁, где a – коэфф. пропорциональности.

Эквивалентная схема с генератором тока показана на рис. 1.c.

Так как действия генератора тока и генератора напряжения равноценны, можно определить коэфф. a из схем рис. 1.b и 1.c при холостом ходе на выходе. Условие эквивалентности этих генераторов заключается в том, что падение напряж., создаваемого генератором тока на сопротивлении (r₂₁-r₁₂) (рис. 1.c), должно быть равно ЭДС генератора схемы на рис. 1.b:

(r₂₁-r₁₂)·I₁=a·(r₂₂-r₁₂)·I₁,

отсюда a=(r₂₁-r₁₂)/(r₂₂-r₁₂).

20. Основные параметры биполярных транзисторов.

Приводимые в справочниках параметры транзисторов делятся на электрические и предельные эксплуатационные.

К электрическим параметрам относятся:

граничная частота f_Гр при заданных напряжении U_кэ и токе эмиттера;

статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ h_21Э при заданных напряжении U_кэ и I_э;