загрузка...
загрузка...
На головну

Статичні характеристики ідеалізованого транзистора

Розглянемо p-n-p-транзістор. Висновок заснований на використанні моделі Еберса-Молла. Відповідно до неї, транзистор представляють у вигляді двох діодів. Це справедливо тільки для режиму великого сигналу.

Докладаємо напруга на емітер щодо бази -. Через емітерний діод потече струм . Протікаючи через колекторний діод, змінюється, і цей змінений ток ми покажемо генератором струму . Тепер докладемо напруга щодо бази. потече струм . Емітерний діод змінює цей струм, і ми отримаємо генератор струму . Ми позначили через и коефіцієнти передачі струмів и . індекс N говорить про нормальному включенні, коли емітерний діод включений в прямому напрямку. індекс I відповідає інверсному включенню, коли колекторний діод має пряме зміщення.

Токи емітера і колектора з урахуванням їх напрямків виходять суперпозицией струмів:

, . (4.1)

Модель Еберса-Молла добре ілюструє принципову рівноправність переходів транзистора. Розглядаючи таким чином роботу схеми, ми констатуємо режим подвійної інжекції в базу. Коли обидва переходу включаються в прямому напрямку, вони одночасно і инжектируются і збирають носії.

Скористаємося теорією діодів і запишемо струми и :

, . (4.2)

Так як транзистор має три електроди, то зворотні струми діодів можуть вимірюватися в режимі короткого замикання або холостого ходу третього електрода. У нашому випадку - Зворотний струм емітерного діода при , а - Зворотний струм колекторного діода при . На практиці зворотні струми переходів вимірюють в режимі холостого струму третього електрода, проте зв'язок між цими струмами проста:

, . (4.3)

и залежать від площ переходів, які використовуються як колектор. Ясно, що якщо колекторний перехід більше емітерного, то >. Якщо різниця площ велика, то , и , а .

Підставами формули (4.2) в (4.1). отримаємо:

, (4.4а)

. (4.4б)

Струм бази можна отримати з (4.4а) і (4.4б) за формулою: . Рівняння (4.4) - рівняння Еберса-Молла. З (4.4а) слід, що вхідний струм є функцією , а може бути взято параметром. В (4.4б) вихідний струм залежить від вихідної напруги, а є змінним параметром для отримання сімейства вихідних характеристик. Експериментально було встановлено, що

. (4.5)

З (4.5) випливає, що так як , то .

Побудуємо сімейство вихідних вольт-амперних характеристик. Зазвичай в довідниках як параметр беруть не , а . Тому з (4.4а) знайдемо і підставимо її в (4.4б).

.

.

Групуючи два останніх члена і використовуючи (4.3а), отримаємо:

. (4.6)

Графік цього виразу показаний на рис. 4.5. Тепер побудуємо сімейство вхідних ВАХ. З (4.4а) знайдемо :


.

Візьмемо (4.5) і підставимо туди (4.3):
 
 

.

Звідки . Підставами останнім в і отримаємо:

.

Остаточно маємо:

. (4.7)

Графік вхідних ВАХ будується за попередньою формулою при (Рис. 4.6).

Аналізуючи одночасно вхідні і вихідні ВАХ, можна помітити наступне. В області струм колектора залежить не тільки від вхідного струму , Але і від напруги на колекторі. В області вихідний струм - струм колектора не залежить від , А з іншого боку, він ефективно і лінійно управляється вхідним струмом . Таким чином, для побудови підсилювача необхідно використовувати прямо зміщений емітерний і назад зміщений колекторний переходи - нормальне включення транзистора. Скористаємося цими висновками і перепишемо рівняння ВАХ за умови , А також опускаючи індекс N при :

; (4.8)

. (4.9)

Ми почали з розгляду моделі транзистора, що складається з двох діодів, а отримали, що струм колектора складається з (4.8) з двох складових. Тому ми можемо замінити колекторний діод на два генератора струму и . Емітерний діод має в цілому нелінійну характеристику, тому заміні не підлягає. На рис. 4.7 показана еквівалентна схема ідеалізованого транзистора по Еберс і Моллу.

Подальша зміна еквівалентної схеми може бути проведено для окремого випадку, наприклад, для режиму малого сигналу. У цьому випадку частина ВАХ діода може бути апроксимована відрізком прямої, що з фізичної точки зору інтерпретується диференціальним опором емітерного переходу.

Наступне уточнення пов'язана з опором шарів транзистора, з яких найбільшим є опір бази. Позначимо його через . Опорами шарів колектора і емітера можна знехтувати.

Подальше уточнення еквівалентної схеми пов'язане з ефектом Ерлі - облік диференціального опору колекторного переходу, ємності колекторного переходу, зворотного зв'язку по напрузі.

На рис. 4.8 дана повна еквівалентна схема транзистора для малого сигналу на змінному струмі. У ній також врахована ємність емітерного переходу. Напрямок струмів залежить від типу провідності транзистора, полярність ЕРС зворотного зв'язку дана для p-n-p-транзістора.

ефект Ерлі «-- попередня | наступна --» температури
загрузка...
© om.net.ua