МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

Конспект лекций

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СОДЕРЖАНИЕ

МОДЕЛЬ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

При этом можно записать:

Umax = Uп(I) + U(I) = Uп(I) + U(0)

Транзистор представляет собой структуру, состоящую из 2-х р-n-переходов. В нормальном усилительном режиме работы эмиттерный переход инжектирует носители заряда, которые, частично рекомбинируя в области базы попадают в коллекторный переход и создают коллекторный ток. Ток рекомбинации носителей заряда в базе создает ток базы. Геометрия транзистора определяется таким образом, что рекомбинационная составляющая тока базы мала по сравнению с инжекционной составляющей тока эмиттера, поэтому создается возможность малой величиной базового тока управлять значительными величинами тока коллектора. Таким образом, транзистор обладает способностью усиления тока, что определяет его основные свойства. Эквивалентная схема такой структуры может быть отображена двумя источниками тока и двумя p-n-переходами, а также элементами, дополняющими модели р-n-переходов (рис. 1.35):

Модель транзистора, предложенная Эберсом и Моллом в 1954 году

Рис. 1.35. Модель транзистора, предложенная Эберсом и Моллом в 1954 году

Такая модель, предложенная Эберсом и Моллом в 1954 году, получила названия модели Эберса-Молла.

Как и для случая р-n-перехода, токи диодов, инжектирующиеся через переходы, определяются в виде:

Расчет токов диодов для случая p - n - перехода в модели Эберса - Молла

В статике, пренебрегая токами через сопротивления утечек, можно записать:

Расчет тока эмиттера в модели из диодов для случая p - n - перехода в модели Эберса - Молла в статическом режиме

Расчет тока коллектора в модели из диодов для случая p - n - перехода в модели Эберса - Молла в статическом режиме

Iб = Iэ - Iк

Несложно получить, что величина токов Iэ и Iк соответствует токам эмиттерного и коллекторного переходов при величине напряжения U2=0 и U1=0, соответственно, т.е. при закорачивании выводов коллектора и базы, и эмиттера и базы, соответственно и большой величине отрицательного напряжения на переходе.

В справочной литературе более часто встречаются в качестве параметров на транзисторы, токи Iэо и Iко, которые определяются токами эмиттерного и коллекторного переходов, соответственно, при разомкнутом электроде коллектора и эмиттера: Iк=0; Iэ=0 (рис. 1.36).

Определение токов Iэо и Iко эмиттерного и коллекторного переходов, соответственно, при разомкнутом электроде коллектора и эмиттера

Рис. 1.36. Определение токов Iэо и Iко эмиттерного и коллекторного переходов, соответственно, при разомкнутом электроде коллектора и эмиттера

Рассмотрим соотношения, связывающие Iэо' и Iко' с величинами Iэо и Iко. В этом случае, например, при обрыве коллекторного перехода, ток Iк=0. Подставляя в уравнения модели Iк=0, несложно получить:

Iэо — это обратный ток эмиттерного перехода при подаче на него запирающего напряжения mэφT, много большего Iэо, и обрыве коллектора. Аналогично можно показать, что:

Биполярный транзистор характеризуется коэффициентом передачи тока эмиттера α или тока базы β. Связь между коэффициентами осуществляется соотношениями:

Динамические параметры транзистора учитываются в модели Эберса-Молла емкостными параметрами: барьерными емкостями Сбэ и Сбк, диффузионными емкостями Сдэ и Сдк:

Динамические параметры транзистора учитываются в модели Эберса-Молла емкостными параметрами

Здесь tF и tR - постоянные времени жизни для нормального и инверсного включения транзистора. Следует отметить, что транзистор представляет собой существенно нелинейную структуру, поэтому все его параметры α, β, Ск, Сэ не постоянны, а зависят от режима, т.е. величины напряжений U1 и U2, а также токов i1 и i2.