Уравнения ВАХ биполярных транзисторов, эквивалентные схемы. Частотные и импульсные свойства транзисторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НЕФТЕКАМСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Экономико-математический факультет

Кафедра математического моделирования и информационной безопасности

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

на тему «Уравнения ВАХ биполярных транзисторов, эквивалентные схемы. Частотные и импульсные свойства транзисторов»

Нефтекамск 2016

1. УРАВНЕНИЯ ВАХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ

При включении транзистора в различных схемах представляют практический интерес графические зависимости напряжения и тока входной цепи (входные вольт -амперные характеристики) и выходной цепи (выходные или коллекторные вольт-амперные характеристики). Вид характеристик зависит от способа включения транзистора.

Наибольшее распространение получили входные и выходные статические характеристики для двух схем включения транзистора: с общей базой и общим эмиттером. Поскольку на практике схемы включения транзистора с ОЭ имеют преимущественное применение, дальнейшие рассуждения проведем только для этой схемы включения транзистора. Статической входной характеристикой транзистора для схемы с ОЭ является график зависимости тока базы от напряжения база-эмиттер входной цепи при постоянном значении напряжения выходной цепи

при .

Выходные (коллекторные) характеристики транзистора в схеме с ОЭ представляют собой зависимости тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер выходной цепи при постоянном токе базы во входной цепи

при .

Типичные входные и выходные характеристики транзистора (см. на рис. 1).

Рисунок 1 - Вольт-амперная характеристика транзистора:

а - входная характеристика; б - выходная характеристика

При = 0 входная характеристика транзистора соответствует прямой ветви вольт-амперной характеристики эмиттерного p-n-перехода (рис. 1, а). С увеличением ток базы уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличении растет напряжение, приложенное к коллекторному p-n-переходу в обратном направлении. Из-за этого уменьшается вероятность рекомбинации носителей заряда в базе, так как большинство носителей быстро втягиваются в коллектор.

Характер выходных характеристик транзистора (рис.1, б) определяется величиной напряжения , прикладываемого к коллекторному переходу . В схеме с ОЭ это напряжение определяется разностью напряжений выходной и входной цепи транзистора (рис. 3.9)

.

При этом входное напряжение (см. рис.1, б) прикладывается к коллекторному переходу в прямом, а напряжение выходной цепи - в обратном направлении.

Поэтому при напряжение на коллекторном переходе оказываетсявключенным в прямом направлении. Это приводит к тому, что крутизна выходных характеристик на начальном участке от до велика.

При дальнейшем увеличении напряжения крутизна выходных характеристик уменьшается, они располагаются почти параллельно оси абсцисс. Положение каждой из выходных характеристик зависит главным образом от величины тока базы .

Если эмиттерный переход транзистора перевести в непроводящее состояние, то есть подать на эмиттерный переход напряжение отрицательной полярности , то ток коллектора снизится до величины и будет определяться обратным (тепловым) током коллекторного перехода, протекающего по цепи база-коллектор. Область коллекторных характеристик, лежащих ниже характеристики, соответствующей , называют областью отсечки.

Эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

Приведенная эквивалентная схема справедлива для рассмотрения статических характеристик биполярного транзистора, а также для рассмотрения этих характеристик в области низких частот. Эта схема называется Т-образной эквивалентной схемой, отражает основные физические процессы, происходящие в транзисторе, и удобна для их анализа

биполярный транзистор ток эмиттерный

Эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме с общей базой

Основные пассивные элементы (сопротивления rэ, rк, rб, емкости коллекторного СБ и эмиттерного СД переходов), активные элементы (генератор тока бIэ в коллекторной цепи, источник ЭДС мэкUк в эмиттерной цепи, отражающей обратную связь между эмиттером и коллектором) изображены на эквивалентной схеме

2. ЧАСТОТНЫЕ И ИМПУЛЬСНЫЕ СВОЙСТВА ТРАНЗИСТОРОВ

Частотные свойства биполярных транзисторов

Процесс распространения инжектированных в базу неосновных носителей заряда от эмиттерного до коллекторного перехода идет диффузионным путем. Этот процесс достаточно медленный, и инжектированные из эмиттера носители достигнут коллектора не ранее чем за время диффузии носителей через базу. Такое запаздывание приведет к сдвигу фаз между током I_э и током I_к. При низких частотах фазы токов I_э, I_к и I_б совпадают.

Частота входного сигнала, при которой модуль коэффициента усиления уменьшается в раз по сравнению со статическим значением в₀, называется предельной частотой усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

f_в - предельная частота (частота среза)

f_гр - граничная частота (частота единичного усиления)

Импульсные свойства биполярных транзисторов

Если транзистор работает в режиме усиления импульсных сигналов малой амплитуды, то такой режим работы в принципе не отличается от линейного усиления малых синусоидальных сигналов. Импульс в этом случае может быть представлен в виде суммы ряда гармонических составляющих. Зная частотные свойства транзистора, можно определить искажения формы импульсов, возникающие при усилении.

Схема импульсного усилителя не отличается от схемы усилителя гармонических сигналов (см. рисунок 2).

Рисунок 2 - Импульсный усилитель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Биполярный транзистор - трехполюсный полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами. Он состоит из чередующихся областей полупроводника, имеющих электропроводность различных типов.

2. В зависимости от последовательности чередования n- и p-областей различают транзисторы n-p-n- и p-n-p-типов. Основными носителями заряда в транзисторе n-p-n-типа являются электроны, а в p-n-p-транзисторе - дырки.

3. Каждый из p-n-переходов транзистора может быть смещён либо в прямом, либо в обратном направлениях. В зависимости от этого различают четыре режима работы транзистора: активный, отсечки, насыщения и инверсный.

4. Входной характеристикой биполярного транзистора называют зависимость тока базы Iб от напряжения база-эмиттер Uбэ при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер.

5. Выходной характеристикой называют зависимость тока коллектора Iк от напряжения коллектор-эмиттер Uкэ при фиксированном токе базы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агаханян Т. М. Основы транзисторной электроники. - М.: Энергия, 1974.

2. Бергельсон И. Г., Минц В. И. Транзисторы биполярные. - М.: Сов. Радио, 1976.

3. Диоды и транзисторы/ Под редакцией Чернышёва. - М.: Энергия, 1976.

4. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам/ Под редакцией Н. И. Горюнова. - М.: Энергия, 1979.

5. Транзисторы/ Под редакцией А. А. Чернышёва. - М.: Энергия, 1979.

Размещено на Allbest.ru