МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИДЕАЛЬНОГО И РЕАЛЬНОГО ДИОДА. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ МОДЕЛИ ДИОДОВ.
Анализ и расчет электронных схем на ЭВМ требует представления полупроводниковых диодов и других полупроводниковых приборов в виде математических моделей. Под математической моделью прибора понимается любое математическое описание (аналитическое, графическое, табличное, алгоритмическое), отражающее с заданной точностью поведение реального прибора в условиях эксплуатации.
Полная непрерывная модель диода включает генераторы тока
I = HIобр.( exp(( U - Irб)/ Nj Т) - 1)+ U / Ry;
I' = - Iобр. exp( A( Uпроб. - BUпер)),
где Uпер = U - IS rб, j Т - термодинамический потенциал.
Коэффициенты Н и N подбираются экспериментально. Коэффициент В определяет начало резкого возрастания тока на обратной ветви ВАХ, а коэффициент А - скорость нарастания тока при пробое.
Эквивалентная схема имеет вид, изображенный на рис.3.
равнение математической модели диода можно записать в виде
U = Uпер . + IS rб ;
IS = I +I' + Uпер ./ Ry =
I((exp(U - IS rб /Nj T)-1) - exp(A(Uпроб - В Uпер )) + Uпер ./ Ry .
Коэффициенты А и В вычисляются по измерениям в области пробоя, ток Iобр и сопротивление утечки Ry - по обратной ветви ВАХ.
Для приближенных расчетов используется кусочно–линейная математическая модель диода. Она описывает ВАХ для 3-х участков (рис.5): в режиме прямого смещения (1), обратного (2) и в режиме пробоя (3).
Источники Uпер и Uпроб учитывают пороговое напряжение отсечки и напряжение пробоя диода. Уравнения прямых I = y (U) составляют, используя эквивалентную схему диода
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ. СТАТИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ЭМИТТЕРНОГО ТОКА.
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости.
Схема устройства обозначение
В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт).
Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер.
Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор.
Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк).
Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток.
Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000).
Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 340; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!