Транзистор

Именно условия, при которых производится измерение параметров, определила ее распространение: простота реализации режима короткого замыкания на выходе по переменному току (выходная цепь шунтируется конденсатором большой емкости) и режима холостого хода на входе по переменному току (источник переменного сигнала подключается к выходной цепи и отключается от входной цепи).

2.2. Графическое определение параметров

Рассмотрим графический метод определения параметров для БТ в схеме с ОЭ [4].
Для БТ в схеме ОЭ входным напряжением является напряжение БЭ: . Входным током является ток базы: . Выходным напряжением является напряжение КЭ: . Выходным током является ток коллектора: .
На семействе входных ВАХ графически можно определить два параметра: и . Дополнительный индекс «Э» означает, что параметры относятся к схеме с ОЭ. На рис.2.2 приведены входные ВАХ БТ в схеме с ОЭ и графическое определение указанных параметров.

Рис.2.2. Графическое определение параметров и
Условие короткого замыкания по выходу , при котором определяется параметр , означает, что . На ВАХ выбираем график, который соответствует напряжению . На этом графике приращению входного напряжения соответствует приращение входного тока . Параметр рассчитывается по формуле:
. (2.6)
Условие холостого хода по входу , при котором определяется параметр , означает, что . Току на графике ВАХ при соответствует напряжение . Этому же току на графике ВАХ при соответствует напряжение . При постоянном входном токе приращению входного напряжения соответствует приращение выходного напряжения .
Параметр рассчитывается по формуле:
. (2.6)
На семействе выходных ВАХ графически можно определить два параметра: и . На рис.2.3 приведены выходные ВАХ БТ в схеме с ОЭ и графическое определение указанных параметров.
Условие холостого хода по входу , при котором определяется параметр , означает, что . На ВАХ выбираем график, который соответствует току . На этом графике приращению выходного напряжения соответствует приращение выходного тока .




Рис.2.3. Графическое определение параметров и

Параметр рассчитывается по формуле:
. (2.7)
Условие короткого замыкания по выходу , при котором определяется параметр , означает, что .
При выходном напряжении выходному току соответствует точка на графике, соответствующем входному току . При том же выходном напряжении выходному току соответствует точка на графике, соответствующем входному току . Приращению выходного тока соответствует приращение входного тока .
Параметр рассчитывается по формуле:


. (2.8)

2.3. Эквивалентные схемы биполярного транзистора для малого сигнала

Существует достаточно большое количество эквивалентных схем БТ для режима малого сигнала. Они подробно описаны в [1, 7]. Большинство из этих схем ориентированы на использование определенного типа малосигнальных параметров. Выше отмечалось, что достаточно широкое распространение получила система параметров. На рис.2.4 приведена эквивалентная схема БТ в схеме с ОЭ в системе параметров.


Рис.2.4. Эквивалентная схема БТ в схеме с ОЭ в системе параметров

Целесообразность использования той либо иной эквивалентной схемы в большинстве случаев определяется тем, насколько полно ее параметры отражены в паспортных параметрах транзистора. С этой точки зрения достаточно широкое распространение получила так называемая эквивалентная схема Джиаколетто [1], рис.2.5.

Рис.2.5. Эквивалентная схема Джиаколетто

Элементами эквивалентной схемы являются:
- - распределенное (объемное) сопротивление базы, значение которого рассчитывают по формуле:
, (2.9)
где , - паспортные параметры транзистора (постоянная времени цепи обратной связи и емкость коллекторного перехода соответственно);
- - дифференциальное сопротивление перехода база - эмиттер транзистора, включенного по схеме с ОЭ, значение которого определяется формулой:
; (2.10)
- - дифференциальное сопротивление перехода БЭ, включенного в схеме с ОЭ, значение которого определяется формулой:
, (2.11)
где В - тепловой потенциал при температуре окружающей среды Т=300(К; - постоянный ток эмиттера;
- - дифференциальный коэффициент передачи тока транзистора, включенного в схеме с ОЭ. В большинстве случаев это значение практически не отличается от статического коэффициента передачи тока: ;
- - зависимый источник тока (зависимый от напряжения на резисторе );
- - крутизна транзистора, значение которой определяется формулой:
; (2.12)
- - выходная проводимость транзистора в схеме с ОЭ;
- - дифференциальная емкость перехода БЭ, значение которой рассчитывается по формуле:
, (2.13)


где - частота среза параметра (паспортный параметр транзистора).
Для области средних частот влиянием емкостей , можно пренебречь. В этом случае эквивалентная схема упрощается (рис.2.6).

Рис.2.6. Эквивалентная схема Джиаколетто для области средних частот

Можно учесть, что
. (2.14)
При
. (2.15)
В этом случае эквивалентную схему Джиаколетто можно представить через параметры (рис.2.7).

Рис.2.7. Эквивалентная схема Джиаколетто, выраженная через параметры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В курсовой работе рассмотрены теоретические вопросы, касающиеся биполярного транзистора.
Во введении кратко рассмотрена история создания БТ.
В первом разделе дано определения БТ и (исходя из него) приведены его упрощенные структуры. Приведены три схемы включения БТ, описаны режимы его работы. Подробно рассмотрен принцип работы БТ. Рассмотрены математические модели БТ и приведены графики его вольтамперных характеристик в схемах включения с ОЭ и ОБ. Приведена система обозначения БТ
Во втором разделе рассмотрены вопросы, связанные с описанием БТ как линейного четырехполюсника. Подробно описана система малосигнальных параметров БТ. Приведены примеры их графического определения. Рассмотрены эквивалентные схемы БТ в режиме малого сигнала.




СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ


1. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства: Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1981.-264 с.
2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. – 2-е изд., переработ. и доп. – М.: Высш. шк. 1991, 622 с.
3. Грифилд Дж. Транзисторы и и линейные ИС: Руководство по анализу и расчету: Пер. с англ. – М.: Мир, 1992.- 560 с.
4. Жеребцов И.П. Основы электроники: - Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1898.- 352 с.
5. Петухов В.М. Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. Справочник. - М.: КУбкК-а, 1996. - 672 с.
6. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд.4-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1977. 672 с.
7. Федотов Я.А. Основы физики полупроводниковых приборов. Изд. 2, испр. и доп. Изд-во «Советское радио», 1970, 592 с.
8. Шокли В. Теория электронных полупроводников. М., Изд-во иностр.
лит., 1953. 714 с.
9. Ebers J.J., Moll J.L. Large-signal behavior of junction transistors. – «Proc. IRE», 1954, № 12, p. 1761-1772.
10. Shockley W. The theory of p-n junctions in semiconductors and p-n junction transistors. – «Bell System Technical Journal», 1949, vol.28, p.435-480.
11. http://cqmrk.topf.ru/viewtopic.php?id=106
12. https://ru.wikipedia.org/wiki/
13. http://izdat.psuti.ru/?page_id=1147












2