WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Статичні вольтамперні характеристики біполярного транзистора - Реферат

Статичні вольтамперні характеристики біполярного транзистора - Реферат

Реферат на тему:

Статичні вольтамперні характеристики біполярного транзистора.

На рис. 54 показана схема заміщення біполярного транзистора. На цій схемі функції I1=f1(Uеб), I2=f2(Uкб) описують нелінійні характеристики емітерного та колекторного переходів. Генератор струму αNI1 характеризує зібраний колектором, при нормальному увімкненні транзистора (Uеб > 0, Uкб < 0), інжекційний струм емітера, при нормальному увімкненні транзистора (Uеб > 0, Uкб < 0). Генератор αII2 характеризує зібраний емітером, при інверсному увімкненні транзистора (Uеб < 0, Uкб > 0), інжекційний струм колектора.

Для поданої на рис. 54 схеми можна записати:

(4_7)де (4_8)

Підставивши (4.8) в (4.7), отримаємо вирз для вхідної JЕ(UЕБ,UКБ) та вихідної JК(UЕБ,UКБ) вольтамперних характеристик транзистора в схемі з СБ:

(4_9) Рис. 54. Схема заміщення біполярного транзистора pnp типу.

Графіки вольтамперных характеристик біполярного транзистора для схеми зі спільною базою наведені на рис. 55. Можна виділити три основні області, які відповідають різним режимам роботи транзистора. Побудуємо розподіл неосновних носіїв для характерних точок, що розміщені в кожній з цих областей (рис. 55). При побудові розподілу врахуємо, що ширина бази є малою (W<

(4_10)

Для струмів через емітерний та колекторний переходи і напруг на них будуть справедливими наступні співвідношення:

(4_11) Рис. 55. Статичні вольтамперні характеристики біполярного транзистора в схемі зі спільною базою.

Активна область (активний режим) (т. А на рис. 55), відповідає підсилювальному режимові. Для неї викнуються умови Uеб > 0, Uкб < 0, отже, у ввідповідності до (4_10), pn(0) > pn0, pn(W)> |UT|, то pn(W) ≈ 0. Відповідний розподіл носіїв заряду для т. A показаний на рис. 56. Збільшення струму емітера викличе зростання UЕБ і, у відповідності до (4_10) зростанням pn(0) та, у відповідності до (4_11) зростанням градієнта концентрації. Зменшення струму емітера (напруги на емітерному переході) буде супроводжуватись зменшенням pn(0) та зменшенням зростання градієнту.

Режим насичення (т. B та т. C на рис. 55), відповідає режимові при якому струм колектора обмежений і не забезпечує відведення усіх інжектованих носіїв заряду, які підходять до колектора, границі режиму насичення визначаються умовами UЕБ > 0 та UКБ ≤ 0, отже, у відповідності до (4_10), pn(0) > pn0, pn(W) ≥ pn0. В т. B UЕБ > 0 та UКБ = 0, відповідно pn(0) > pn0 та pn(W) = 0. В т. C при збільшення емітерного струму зростання UЕБ не супроводжується збільшенням колекторного струму, однак викликає збільшення концентрації носіїв заряду біля колектора, тобто, згідно з (4_11) напруга на колекторному переході стає більшою 0. Таким чином в т. C UЕБ > 0 та UКБ > 0, відповідно, pn(0) > pn0 та pn(W) > pn0. Оскільки в т. С струм такий самий, як і в т. B, градієнт концентрації залишився попереднім.

Рис. 56. Розподіл носіїв у базі транзистора в різних режимах (положення робочих точок див. рис. 55)

Режим відсічки (т.D на рис. 55) відповідає режимові, при якому інжекційний струм емітера, що відповідає сигналові, відсутній, отже, на колектор не поступають інжектовні носії і транзистор знаходиться в закритому стані. Межі режиму відсічки визначаються умовами UЕБ ≤ 0 та UКБ < 0, отже, у відповідності до (4_10) pn(0) ≤ pn0, pn(W) ≈ 0. В т. D UЕБ < 0 та U КБ < 0 (|UКБ| >> |UT|), відповідно, pn(0) < pn0 та pn(W) = 0. Як видно з рис. 55, що відповідає т.D , поблизу емітера градієнт концентрації змінив свій напрям, тобто через емітерний перехід почав протікати зворотній струм. Якщо струм через емітерний перехід буде равний нулю, то, відповідно буде равним нулю і емітерний струм. В режимі відсічки неосновні носії в транзисторі виникають тільки в результаті генераційних процесів в об'ємі матеріалу.

Розглянуті процеси інжекції та збирання носіїв колектором не злежать від схеми увімкнення транзистора, відповідно і розглянуті режими - активний, насичення та відсічки можут мати місце і в каскадах зі спільним емітером та спільним колектором, однак, оскільки при зміні спільного електрода змінюються вхідні та вихідні струми і напруги, то відповідно і передаточні характеристики різних каскадів будуть відрізнятись, так, як будуть відрізнятись і вольтамперні характеристики транзистора в різних схемах увімкнення.

Найрозповсюдженішим у напівпровідникових схемах є увімкнення біполярного транзистора за схемою зі спільним емітером. Вольтамперні характеристики для транзистора в схемі СЕ можна, отримати шляхом перебудови характеристик для схеми СБ з урахуванням співвідношень між струмами та напругами в схемах СБ та СЕ (див. рис. 57).

Рис. 57. Позначення струмів через електроди транзистора та різниці потенціалівміж електродами для схеми СЕ

У схемі зі спільним емітером вхідною напругою буде UБЕ, вихідною - UКЕ, при цьому UБЕ = -UЕБ, тобто якщо подати один і той же сигнал на каскади СЕ та СБ, то на виході цих каскадів сигнал буде в протифазі. Як видно з рис. 57 напруга на виході транзистора UКЕ = UБЕ + UКБ, тобто вона складається з вихідної напруги в СБ та перевернутої по фазі вхідної напруги в СБ. Вихідний струм в СЕ так само, як і в СБ рівний Iк. В СЭ вхідний базовий струм рівний Iб = Iе - Iк = Iе(1-α), тобто він в (β+1) разів менший, аніж у схемі СБ, відповідноно вхідний опір у транзистора в СЕ повинен бути більшим аніж в СБ.

Рис. 58. Статичні вольтамперні характеристики транзистора в схемі зі спільним емітером.

Вольтамперні характеристики для схеми СЕ показані на рис. 58 на графіках позначені точки, які відповідають точкам на вольтамперних характеристиках для схеми СБ (рис 55). Необхідно звернути увагу на те, що для режиму насичення характеристики не заходять в третій квадрант, тобто напруга Uке не змінює знак. Дійсно в СЕ: Uке = Uкб - Utб < 0, так як в режимі насичення Uкб > 0, Uеб > 0 та Uеб > Uкб. До відмінностей потрібно також віднести і те, що тепловий струм I*к0, що виміряний при Iб = 0, в (β+1) разів більший, аніж струм Iк0, виміряний при Iе = 0. В СБ меншим є вихідний опір транзистора у порівнянні зі схемою СЕ (менший нахил вихідних ВАХ).

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве