Главная » Книги и журналы

1 ... 12 13 14 15 16 17 18 ... 24

Параметры четырехполюсника зависят от ряда факторов:

- от электрических параметров (рабочая точка, частота) ;

- от. геометрических, конструктивных и физических факторов;

- от схемы включения транзистора;

- от температуры запирающего слоя, которая может значительно превышать температуру окружающей среды;

- от особенностей технологии изготовления, обуслов-ливающих разброс всех параметров, в том числе и параметров чстырехполюс1П1ка. Согласно классификации четырехпол[осников транзистор с точки зрения свойств передачи сигнала относится к необратимым четырехполюсникам, потому что условия обратимости

(10.7)

в общем случае не выполняются.

Транзистор, представлст!ый в виде чогырехнолюспп-ка, является активным ( пассивным ) устройством, если мощность иа ылходс

P2 = Re(t/2/*i!) больше (.меньше) мощности на входе

и, следоватсл 1>по, баланс мощности, равный всей активной мощности, потребляемо!! четырехполюсником, имеет отрицательный (положптелinibin) знак:

(10.8)

С помощью параметров четырехполюсника условие активности транзистора может быть за1П1сано в виде

у 21 -\-у12

<0.

(10.9)

Если же выполняется условие, противоположное условию (10.9), то транзистор становится пассивным устройством.

10-1. Параметры четырехполюсников и формдльнь1ё эквивалентные схемы замещения транзисторов

Наряду с семействами нелинейных уравнений вольтамперных характеристик, а также линейными соотношениями между токами и напряжениями в форме уравнений четырехполюсников наглядная интерпретация свойств транзистора мол^ет быть дана с помощью эквивалентных схем четырехполюсников, состоящих из линейных сопротивлений и генераторов, которые строятся на основании линейных уравнений (10.4), (10.5), (10.6).









ь



два генератора напряжения

лда генератора тока

по одному генератору тока и напряжения

ис. 10.2. C.vcM[)[ замещения общего чипмрсхполюспмка с двумя гс-iRp.iTopaMH II двумя conpoiiiB,TcniiH\ni, ио;т])о0!пи.1е иа о.мюве систем ):1злич11Ы.\ иарамот тов.

В противопо.южпость фзизичсским схемам замещения, которые отражают протекающие в транзисторе определенные физические процессы, форл1альные схемы замещения не имеют тесной связи с этими явлеиия.ми, однако эти формальные схемы образуют основу физических эквивалентных схем замещения.

Из большого числа всевозможных формальных схем замещения четырехполюсников представляют интерес



только йайболее важные, построенные на основании систем уравнений (10.4)-(10.6). Каждая из этих систем включает в себй в качестве коэффициентов по две проводимости (сопротивления) и два элемента связи, которые на схеме замещения представляются в виде генераторов тока или напряжения (рис. 10.2).

Аналогичным образом для /-параметров





}£Ь2£У^) 1

Рис. 10.3. Эквивалентные схемы замещения с одним генератором и тремя массивными элементами;

а) Т-образная б) П-образная.

Ряд задач можно решить проще, если рассмотреть эквивалентную схему только с одним генератором напряжения (или тока) (рис. 10.3). Эти схемы замещения строятся па основе систем уравнений для е-параметров, в которых (выделяется обратимая и необратимая часть:

2 21Л 22

обратимая

иеооратимая

(10.10а)

нли

и

z I

ооратимая

(г. + г,Л/,. I (10.106)

необратимая


обратимая


необ1*атимая

(ЮЛОв)

или

обратимая

необратимая

(10. Юг)

В этом случае, однако, возможности наглядного представления ограничиваются лишь г- и г/-параметрами, потому что для системы уравнений /г-параметров невозможно построить аналогичные схемы*).

В зависимости от расположения только пассивных элементов получаются схемы, которые называются Т-и П-образными схемами замещения (рис. 10.3). Эти схемы являются несимметричными четырехполюсниками, определяемыми тремя коэффициентами (например, уц, 22, г/п)- Пассивная часть схемы дополняется активными элементами в виде генераторов тока или напряжения, которые включаются во входную или выходную цепь четырехполюсника в зависимости от практических целей (удобство из мере пип, наглядность, соотпоше1ше величин).

Наряду с этими простыми схемами замещения имеется ряд ДJpyгиx схем, построенных специально для транзисторов (гл. 13).

Выделение в транзисторе внутреппей модели и внешних элементов (гл. 2, 4) позволяет провести удобное исследование процессов в базовой области, а также сравнительно просто учесть влияние последовательных сопротивлений и паразитных элементов.

Троводимости, включенные параллельно внутренним клеммам четырехполюсника, можно учесть, если их величину сложить с величиной соответствующих параметров yih{i. k= 1, 2).

Сложнее обстоит дело сучетом последовательно включенных элементов (сопротивлений нейтральных областей и индуктивностей выводов). Однако трудность эта не

*) Если рассматривается идеальный преобразователь, то и для системы /г-параметров может быть построена схема замещения.

20-1213 305



принципиальней, хотя расчет приводит к весьма громоздким формулам.

Общие соотношения, устанавливающие связь между параметрами внутреннего и внешнего транзистора (рис. 10.4), представлены в табл. 10.1.


I-------т--

Рис. Ш.4. Общая схема четырехполюсника с учетом последовательных сопротивлений, для которой справедлива матрица преобразования, представленная в табл. 10.1.

Таблица 10.1

МАТРИЦА ПРЕОВРАЗДВАНИЯ -ТЛЯ УЧЕТА ПОСЛЕТОВАТЕЛЬНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Ф

у'21 -

зУ 221

h2(l

У?, h

У'22 + У' {Z,+z,)

ф 1 - П\, (Z, + Z3)

10.2. Связь между элементами эквивалентных схем и параметрами четырехполюсников

При обработке результатов измерений часто бывает важнее знать связь между дифферепциальными параметрами внешнего транзистора и элементами схемы замещения, чем связь между параметрами внешнего и внутреннего транзистора. Это связано с тем, что в конкретных приборах всегда имеют место малые отклонения элементов схемы замещения от элементов модели транзистора и потому часто бывает необходимо из экспериментально определенных значений элементов схемы замещения рассчитать параметры четырехполюсника или решать обратную задачу. Такие схемы замещения могут

быть либо формальными (рис. 10.2, 10,3), либо физическими (гл. 13).

Среди формальных схем, выбранных для расчета параметров внутреннего четырехполюсника, основное внимание привлекает П-образная схема (рис. 10.3,6) вследствие ее тесной связи с аналогичными схемами для электронных ламп, в то время как Т-образная схема в последние годы все больше теряет свое значение.

j


yib Узь


ОС В'О-


Рнс. 10.5. П-образиая схема замещения для схем включения с об uteii базой (а) и с общим эмнттеюм (б).

Д\ежду н])()В0Дим()С1 ими t/и <:вну'111СННСго т[танзнстора (прсд-no/iaiacTCH схема с ооиий базо!!) \\ комплексными элементами <св1[хт1)енисн 11-образной cxcMi.i замстопии (рис. 10.5) установлен;! гвязн:

г - проводимость об]татнон свизи,

- выходная

входная проводимость,

у' :,ь=у' vihyiih = juiCrs-yo-y

г

Проводи МОСТЬ,

(1Р-П)

Ssb = y->\hy2hУ!~Уг - с}ммарная крутизна, Si=yi\}, = ili - внутренняя кр> тизна

Аналогичным образом мож))о \ста}1овнть сзяз]> между элементами П-об тазиой схем1 1 замещения н иатамсгтами внм )еине1о-

тргщзпстора дли cxen.l е oohuim эмиттером:

ь -!.-h l2r - (l)C,.-l- - / - входная Н1)0В0ДИМ0СТЬ,

- -il\2с^~ -!/i)r}b)Cc..ijci ~~ проводимость обрганон св:.1Л1, - (10Л2)

!l::.y\2c-y22v S - 21 г -- l 2г ~

- выходная проводимость. + У> - суммарная к:)>дизна.

Лля \-п1ЮИ[еиия этих cooTMOHteHfni вводятся обозначения для комплексных величин, относящихся -к внутреннему транзистор)-: Уь=у'\hji(iCcs + yi-yr - проводимость базьт

Индексы е, b и с указывают, что речь идет об определенной схеме включения транзистора (с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором соответственно).

Соответственно этому So =i/2i- внешняя крутизна .

**) Обращаем внимание на то, что уьфг I



y9Uu}<&Cg,4-yih--0i проводимость эмиттера, -

Усу'ьъ1<иСс Л'У'( -Уг - проводимость коллектора, (10.13) Ут=у'гьУт - щюводимость обратной связи (дроводимость Ирли).

Каждая из этих комплексных проводимостей может быть пред-ставле а в виде суммы активной и емкостной проводимостей:

yb=gb-jCdCb, ye = ge-hCe, Усgc-jioCc (10.14)

С помощью матриц преобразования из элементов внутреннего транзистора могут быть рассчитаны внешние параметры четырех-полюсйнкав *). В качестве примера шриводится матрица для расчета hik параметров для схемы с общим эмиттером:

1 + Гь (у, + Ус) Ус

Уе + Ус

se + у.

Ус {ше - Ус) -- Уг (Уе+Ус)

(10.15)

Часто возникает также необходимость пересчета параметров, относящихся к схеме замещения с общим эмиттером в (/-параметры, относящиеся к схеме замещения с общей базой. Эта задача решается с помощью матрицы преобразования

yikb

1 + Гь (Уе + Ус) Уе + У г ~ 5 - ГьАу -Уг + rbty,

щг -V Уг - Гьу -Ус-Уг + Гьу

(10.16)

в П-образной схеме четырехполюсника может б1лть отражено различие между дрейфовым и бездрейфовым транзистором, а именно: для бездрейфового транзистора П-образная схема долж][а иметь симметричный, а для дрейфового - несимметричный внд. Вследствие конструктивно-геометрических особенностей реалынге транзисторы чаще всего также замещаются несимметричной П-образнон cxcmoii четырехполюсника.

Для того, чтобы в первоначально заданной системе уравнений четырехполюсника, например в форме

(10.17)

суметь выделить активную и пассивную часть, необходимо ввести

V Так, для пассивной части (г/й.р)

вспомогательные величины справедливо:

(10.18а)

а для активной

V kJJ: / - Д. (10.186)

Такой четырехполюсник передает токи в отношении 1:1, в то время

как напряжение U2 составляет 1/ - часть входного напряжения О' (четырехполюсник - усилитель напряжения).

*> В переводе монографии все матрицы преобразования не приводятся.- Прим. перев.

Рассмотрение свойстй транзистора как четырехполюсника в определенных схемах включения само по себе не является главной задачей. В данном случае важно определить некоторые характеристические эксплуатационные параметры транзистора, которые позволяют сделать вывод о практических достоинствах той или иной схемы.

Рис. 10.6. Общая схема включения четырехполюсника, работающего в цепи с генератором и нагрузкой.


Гоператор

Четырех- Нагрузка полюсник

Общая схема включения четырехполюсника, работающего в режиме усиления, сводится в конечном итоге

Таблица 10.2

эксплуатационные параметры усилителя на транзисторе

входная проводимость У,

Выходная проводимость У,

Эксплуатациоипьи ! коэ(х|;и цмопт усиления но току

Эксплуатационный коэффициент уснлеиня по напряже-

нию

и

и


1221

У

У

Л,221

к схеме, показанной на рис. 10.6. Важнейшие эксплуатационные параметры такой схемы:

Ze, Zay (Ye, Уа) -ВХОДНОС И ВЫХОДНОС СОПрОТИВЛСНИЯ

проводимости;



-- л

- vj

г; - коэффициент усиления по току;

vu - коэффициент усиления по напряжению;

vp - коэффициент усиления по активной мощности могут быть просто определены (табл. 10.2), если извест-ныпараметры четырехполюсника, а также проводимости генератора (Уо) и нагрузки (У^). Кроме того, эти эксплуатационные параметры могут быть просто представлены графически.

10.3, Входные и выходные сопротивления четырехполюсников

При изменении нагрузки входное и выходное сопротивления транзистора могут колебаться между значениями, соответствующими короткому замыканию или холостому ходу. Эти колебания зависят от степени обратной связи, а также от схемы включения. Если свойства транзистора по какой-либо причине зависят только от режима работы в одной цепи, то значения сопротивлений, относящиеся к режиму короткого замыкания, совпадают со значениями, относящимися к режиму холостого хода, и эти значения, по крайней мерс па низких частотах (активные значения параметров четырехполюсников), являются стабильными. По мерс роста частоты параметры становятся комплексными, и кроме того, их значения существенно зависят от частоты.

Общее уравнение для входной проводимости как )ункцпи переменных Gl и Bl имеет вид

= + = +

1 1й'22

+ /(/-6 )

> (10.19)

где

т

(10.20)

Для фиксированных значений параметров четырехполюсника (т. е. на фиксированной частоте) можно провести конформное преобразование плоскости проводимостей нагрузки Yl в плоскость входных проводимостей Уг. В частности, идеальные прямые лии1т, соответствующие BL = const, GL = const, дают в Уггплоскости окружности, описываемые уравнениями

Ge-g

gll (-g22)

2 (z. - 22)

В

>gll (-g2 2)


Ge-gn-h

gll (-g22)

2(fii:-M В

т'-пуля G.=const, (10.21a)

fflgll(-g22)

2 (L - 22)

{m-\-n), S = const. (10.216)

l 22

Эти уравнения остаются справедливыми после замен:

Ge-Be

>Ga, Gl-Gg, -Ba, Bl->Bg,

g ll-*-*-g22, 11-*-*~b22.

Вся правая полуплоскость Yl отображается внутри окружности, уравнение которой следует из условия Gl = . Окружность всетда проходит через точку у\и а ее радиус определяется соотношением

gll (-g22) Gj -22

(10.22)

и уменынается с уменьнгением степени обратной связи в чсплрех-полюсиике. Из рис. 10.7 видно, что вследствие наличия внутренней обратной связи при определенных значениях сопротивления нагруз-

hnh GiJO{мнимая ось)

/Gi дозрастает

Рис. 10.7. Приведение ком-нлексиор! проводимости на-г1-)узкн YlGl--jBl к входным клеммам четырех-[ю.тюсника с BHVTpeHHCii ()бр;1ТП011 связью.

для значения п|к.)ВОдимпсти иа-(in.KH У' , при которой вход-

поо сппротпвлсипс стано-

вится отрицательным, возникает опасность появлолия неустой-

чивости;

окружностей, для которых Gj


Я^! возрастает

9и 9Z2

ки возникает опасность того, что входная проводимость Gc будет иметь 01рицательную активную составлянзщую,- что приведет к возникновению неустойчивого состояния схемы. В предельном случае Gl=0 можно получить условие неустойчивости для наиболее неблагоприятного случая:

1 - 4( + 1 +!/п|)

<0.

(10.23)

Аналогичные соотношения четырехполюсника.

получаются также и для выходной цепи





с изменением частоты изменяются все параметры четырехноЛЮО-ника и, следовательно, положение окружности и ее радиуч: (рис, 10.7), однако уравнение (10.23) остается всегда справедливым. На частотах, на которых выполняются неравенства

2 < /й + jn

или

(10.24)

может возникнуть самовозбуждение схемы. Поэтому эти частоты называют частотами потепциальпой неустойчивости.

Неустойчивость транзистора, обусловленная внутренней обратной связью, в зависимости от цели иримене-иия может быть желательной нли нежелательной. Желательна и необходима она для возбуждения колебаний. В данном случае важно знать, когда эквивалентная схема замещения транзистора в виде четырехполюсника при условиях идеальной обратной связи (о-птимальная связь без потерь), вообще говоря, начинает генерировать колебания и какова максимально достижимая частота генерации /макс (наилучшим образом выражаемая через параметры четырехполюсника). Нежелательным эффект ляет интерес выяснение условий (особенно в отиошении возбуждения становится в режиме усиления. Представляет интерес выяснение условий (особенно в отпошеппп проводимости нагрузки), при которых гарантируется стабильность работы транзистора. В практическом режиме работы транзистора как усилителя для выполнения условия стабильности требуется, чтобы при всех изменениях проводимости нагрузки (особеппо ее реактивного компо-иепта) величина Gc оставалась всегда 1Юложительпоп:

1122 [/ (g - 22) + п(в^ - 622)

> 0. (10.25)

Если рассмотреть условие достижения максимума выражения (10.25), то можно получить условие (10,23). ,

Для устранения нестабильности, связанной с внутренней обратной связью, используются схемные методы нейтрализации и демпфирования входных и выходных проводимостей, хотя при этом возникают значительные потери мощности. Цель этих методов состоит в том, чтобы с помощью внешних схемных элементов, подключаемых к четырехполюснику, сделать исчезающе малыми коэффициенты г/12 общ, /12 общ. 12 общ. описывающие обратную связь общей схемы.

10.4. Коэффициенты усиления

Коэффициенты усиления по току и по напряжению в общем случае отклоняются от соответствующих вели-


- -V, 1-

чин, следующих из шределення. вследствие наличия сопротивлений нагрузки, однако особенности здесь непринципиальные.

Для обеопечения работы транзистора (в отлич-ие от электронной лампы) требуется заметная управляющая мощность, и поэтому в первую очередь важно выяснить вопрос о величине коэффициента усиления по активной мощности. Этот коэффициент как эксплуатационный параметр сильно зависит от взаимодействия между reneipa-тором, четырехполюсником и сопротивлением нагрузки. Под коэффициентоМ усиления по активной мощности понимают отпошеиие активной мощности Р2, выделяющейся на сопротивлении нагрузки с проводимостью G,

подводимой мощности. Ею может быть либо мощность непосредственно на входе транзистора Pi, либо мощность, отбираемая от генератора Ро-

В соответствии с этим можно дать несколько различ-нлх определепий коэффициентов усиления по мощности: а) коэффициент усиления по мощности (power gain)

и

(10.26)

Это определение не связано со свойствами входного ге-iieparopa и имеет зпачепие глав1п>1М образом при рассмэ-треппп нескольких каскадов усилителя, составлеппых из сскольких траизпсторои; б) помипалыилп коэ(1)фпцнент усилен и я по мопию-(franst псег ain)

(у\\ + (Л ~ у22)+у12у21

(10.27)

Номипальпый коэффициент усиления по мощности неявным образом связан как с чсловнями в цепи нагрузки, так и с условиями па входе четырехполюсника;

в) помииал1>1илй коэффициент усиления по мощности прп согласоваппой нагрузке (available power gain). Если проводимость нагрузки па выходе выбрана оптимальной (согласованной с выходной проводимостью), т. е.

У

LOHT

(10.28)

то поминальный коэффициент усиления по мощности достигает значенияfpa и называется поминальным коэффициентом усиления по мощности при согласованной на-



- -

. -г -

грузке. Он определяет собой отношение активной мощности на выходе к активной мощности, отбираемой от ге-HejiaTopa, при согласовании на выходе:


(10.29)

г) максимальный номинальный коэффициент усиления пр мощности при одновременном согласовании входа и выхода (maximum available power gain). Если, кроме согласования сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением, сопротивление иа входе четырехполюсника согласовано с сопротивлением источника сигнала

У

у

(10.30)

то коэффициент усиления по мощности vpa достигает максимального значения;

pa макс

т


(10.31)

Проводимости нагрузки и генератора, соответствующие данному режиму работы, вычисляются следующим образом:

lout

4 Сопт

1 -т

п

(10.32)

В

l опт

п

В общем случае для различных коэфф1щнентов усиления по тoшiIf)LTИ снравсдливы неравенства

VpVptVpaVpniauc (10.33)

при согласовании входа и выхода транзистора все величины совпадают.

Оптимизация (10.31), (10.32) является для данных параметров четырехполюсника абсолютным максиму.мом. Она остается инвариантной по отношению к различным системам параметров и зависит от схемы включения, В частности, коэффициент Урямакс:

- ие зависит от величины реактивных проводимостей Ьм, Ьгг. т. е. транзисторы, отличающиеся только значениями би, Ьгг, имеют одинаковые Урдмакс;

- определяет, когда четырехполюсник, для которого выполняет-

ся неравенство [уравнение (10.24)] 1-т- ->0,-будет обязательно 314

-

устойчивым, так как МаЧё Н6 существовало бы никакого действительного решения, определяющего величины проводимостей (10.32);

- связан с согласованием по мощности (уравнения (10.28), (10.30)], но не связан с согласованием по волновому сопротивлению. Такое включение прл наличии стабильного четырехполюсника всегда возможно;

- может быть представлен как частное от деления максимального номинального коэффициента усиления по мощности одностороннего четырехполюсника

Ра иакс ном

(- 22)

(10.34)

на коэффициент, учитывающий эффект обратной связи

Ф

Таким образом,

т

п

т

(10.35)

ра макс

ра макс ном ф

(10.3G)

Р1з выражения для коэффициента усиления по мощности [уравнепие (10,31)] становится ясным, что обратная связь (fu, п^О) может как \ ве.шчнвать коэфф1Щнент усиления, так и уменьшать его и даже создавать oiiaciu.ic условия для самовозбуждения.

В случае действительных параметров {п = 0) все соотношения нескол1жо унроиинотся:

ра макс

4/?и (-А^22) (1 + - / )

(10.37)

Сг)ответствующне оптимальные проводимости нагрузки н генератора

/.опт

(-22) Т^1 -fn,

О

Gout

(11.38)

т

являются волновыми проводи мостя ми четырехполюсника.



1 i-

ПАРАМЕТРЫ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ

Параметры четырехполюсника, введенiH>ie в гл. 10 для транзистора, работающего в режиме усиления малого сигнала, зависят от физических процессов, протекающих в транзисторе, конструкции частич1ю от геометрии структуры, а также от режима работы т|ранзистора: рабочей T04Kii, частоты, температуры. Если оии к тому же являются характеристическими параметрами готового прибора и задаются разработчиком схем, то для ряда задач (построение схем замещения, простая аппроксимация частотной характеристики, исследование зависимости от рабочей точки, температурные свойства) бывает необходимо зпать связь между эксплуатаппопмымп и впешнимп параметрами четырехполюстпа.

При этом следует сделать различие между квазпстл-тпческнми (т. е, сколь угодно медлеппымн измепе[П1ЯМп мгновенных зпаче1и-1п) и п строгом смысле дппамическп-мп параметрами (т. е. cko.Uj угодно быстрыми пзмепе-ипями мгповеппых зпачеипн). [Ьплми словами, следус ! различать действительные и комплексные значения параметров четырехполюсников, хотя между теми и другими нельзя провести четкой границы.

Параметры четырехполюсника, эквивалентного внутреннему транзистору. Приближенные соотношения низкочастотных параметров четырехполюсника, эквивалентного внутреннему бездрейфовом у транзистору, в схеме с обиден 6a3oii можно получить из уравиепин (3.26) и (4.35):

а

о

ed (Тя o)

где

4-2(1-1).

Аналогичное соотношение можно получить и для дрейфового транзистора:

У£идр(1 -М

(11.2)

Величины проводимости gd дрейфового и бездрейфового транзистора практически не различаются, ао у дрейфового транзистора несколько больше, а кцр существенно мепыпе, чем ки для бездрейфового транзистора. Поэтому элементами 1/12, У22 для дрейфового транзистора часто (а имеппо на высоких частотах) мож|по пренебречь.


Пассивная часть

Активная часть

г

О

czD-


Рис. 11.1. Схема замещепня четырехполюсинка:

(-1) Кискпдиое вк.1Ючение пасснпиого п активного четыр^хполюсника; проводимость нп единицу длины i/f идситичи;! крутизне .S.;

О то же, ПО н и eiyiao а), только нрая1)ДИМость у . мрцведона к выходным клим.м;и! и вместе с (/. учюпа 1* f/p.

Уравнения (11.1) и (11.2), позволяющие определить величины параметров четырехполюсника, основаны па явлениях в модели транзистора и не учитывают индивидуальных особенностей реаль1Ного транзистора. Для разработки универсального метода описания свойств рекомендуется воспользоваться одной из эквивалентных

- у-

J.. - -----

- г -



-J L

V3 -

схем замещений, и5.которых наиболее удобной является схема Зэвелса (рис. 11.1). Ее основные элементы - проводимости эмиттера и коллектора уеУс, коэффициент передачи по напряжению ки и впутреппяя крутизна

Si = yf. В низкочастотном режиме элементы складываются из ряда компонентов:

Se = ged~\~Ser-{Sers-{§ in,

где ged - диффузионная проводимость эмиттера; ger - проводимость эмиттера, обусловленная рекомбипацион-иыми утечками; gr.s - проводимость, обусловленная ре-ком бинациопиы ми утечками внутри запираюи;его слоя; gUn - электронный компонент диффузионной проводи-

мости со стороны эмиттера ( = grn)\

Яс = gcd -Ь gcr,

ged - диффузионная проводимость коллектора; gn- - остаточная проводимость коллектора.

Другие соотношения между эксилуатацпоппыми параметрами и элементами схем замещеипя приведены в табл. 11.1, которая паглядио показывает б.чагоирият-пое влияние дрейфового поля па параметры транзистора. Параметры g,j и Sjo пе зависят от фактора поляпг.

Параметры четырехполюсника, эквивалентного внешнему транзистору. Вследствие ряда причин (например, простоты метода измерения) па практике для исследования низкочастотных свойств применяются пре-имуп1,ествет1о гибридные ( )-параметры. На более высоких частотах рекол1енДуется переходить к г/-параметрам. Впсшнпп транзистор в области низких частот отличается от внутреннего наличием последовательных сопротивлений и прежде всего сопротивления гь. Для дрейфовых и меза-траизисторов следует принимать во внимание также последовательное сопротивление коллектора Гсс, а иногда также и сопротивление эмиттера.

Схема с общей базой. Величина входного сопротивления при коротком замыкании на выходе кць при малых токах эмиттера определяется диффузионным сопротивлением, однако по мере увеличения тока эмиттера существенную роль начинает играть падение напряжения 1ьГь = (1-ао)гь и hiib увеличивается.

/ Таблица 11.1

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ДЛЯ БЕЗДРЕЙФОВОГО И ДРЕЙФОВОГО ТРАНЗИСТОРА (т-ФАКТОР ПОЛЯ)

Параметр

С

Г

и

Для бездрейфового транзистора

{m=.0)

Для дрейфового транзистора (m>2)

и

3 о>,

3 щ -

d(l po) = Sd-j

£d

0>,

eod (J - ?o) od 2 i

Га X;. L

I sA,W

Га ADp

4o>

W dU

2 \

Lp I m

od m-Q

2m- I

ed m. = Q

m=:0

in = Q

и

- - -






замыкании а ©ьгхбде Й21ь В дишазоие йиаких частот (только!) не зае-йсигот сошротивления fft.

Относительно сильное влияние гь оказььвает на.величину коэффициента обратной связи по напряжению hib, поскольку этот Коэффициент кроме внутренней составляющей, обусловленной действием эффекта Ирли

fei2b=ttao, (lil.3)

имеет еще составляющую, пропорциональную гъ:

rbigc + Ctogeku).

(11.4)

При малых токах эмиттера преобладает первая составляющая, прн больших - вторая. Поэтому метод измерения 1иараметра h\2b может быть Июпользоваи для определения сопротивления гь.

Выходная проводимость при холостом ходе па входе практилеоки совпадает с впутренней проводимостью h22b. Поэтому урав1пение, учиты'вающее обратную связь по папряжепию, может быть представлено в форме, более удобной для экопериментальных исследований:

hi2b - aQku-rbh22b.

(11.5)

Выходная проводимость {-у22ь) при коротком замыкании па входе отличается от (-h22b) тем значнтел!>нее, чем больн1е эмнттсрН1>и! ток. В первом приближеннн у22ь

бол!>Н1е 11221 в cziv раз.

Характертлмн особенностями схемь! с общей базой являются относительно !малое >входное и большое выходное сопротивление и то, что коэффициент передачи тока меньше единицы, если в коллекторе не развиваются эффекты умножен ня носителей заряда. Преимущество этой схемы включения состоит в 10м, чю элементы схемы замещения тесно связаны с физическими параметрами, что позволяет найти простую связь меи<ду физическими процессами и электрическими свойствами.

Однако практическое применение трааристора большей частью связано со схемой включения с общим эмнт-тером^так как эта схема обладает более благоприятными овойствами для усилительного режима работы транзистора.

Схема с общим эмиттером. Сопротивление базы 01ка-зывает влияние только на один из всех гибридных пара-

метров: на параметр Лш, в то время как /-параметры все зависят от сопротивления базы.

Входная проводимость hue увеличивается по сравнению с hub в 1/(1-ао) раз, так как в данной схеме с помощью малого управляющего тока (тока базы) оказывается такое же воздействие на ток коллектора, какое в схеме с общей базой оказывает ток 1е на ток /с.

Наиболее существенно схема с общим эмиттером от схемы с общей базой отличается по величине коэффициента передачи тока

h2le=

(11.6)

который в данном случае может с полным основанием называться истинным коэффициентом усиления потоку, так как базовый ток, представляющий собой ток электронов, необходимых для поддержания процесса рекомбинации в базе, составляет только малую долю эмиттерного тока.

Коэффициент обратной связи по напряжению hi2c имеет величину иа порядок мсньптую, чем к\2ь- Величина h\2,; определяется соотнон!еиием

и

(11.7)

откуда видно, что на низких частотах коэффнцнсит обратной связи определяется не только коэффициентом передачи по напряжению /л но п проводимостью рекомбинационных утечек.

Выходная проводимость 1ь2-2г больпю /2/> п 1/(1-ао) )аз. Проводимости элементов g[io и g[2r системы -параметров в 1-ао раз меньше проводимости соответствующих элементов для схемы с общей базой. Важно обратить внимание и на смену знака у проводимости g2\e по сравнению с g2ib, что имеет значение для некоторых применений транзисторов (например, в схемах генераторов колебаний).

Для схемы с общим коллектором параметры четырехполюсника не играют существенпоп роли. Для этой схемы справедливы следующие равенства:

hiie = hi\c\ g22c= - gi\Ъ*1 /Ь2е /Z22c-

(11.8)

Особенности возникают в связи с определением элементов передачи. Б * частности, величина параметров

21-1323 321



1 ... 12 13 14 15 16 17 18 ... 24
Яндекс.Метрика