Модель транзистора (Эберса – Молла)
Для анализа работы транзистора в схемах Дж.Д.Эберс и Дж.Л.Молл в 1954 г . предложили простые и удобные нелинейные модели транзистора в виде Т – образной малосигнальной схемы замещения, построенной с помощью внутренних параметров транзистора, которая характеризует физические свойства трехслойной полупроводниковой структуры. В эти модели входят управляемые источники тока, управляемые токами, учитывающие связь между взаимодействующими p - n -переходами в биполярном транзисторе. Эти модели справедливы для всех режимов работы транзистора. Простейшим вариантом низкочастотной модели Эберса-Молла является модель с идеальными p - n -переходами и двумя источниками тока (рис. ).
Здесь 
- коэффициент передачи коллекторного тока в инверсном режиме; 
- токи, текущие через переходы, они определяются соотношениями:
, 
- обратные тепловые токи коллектора и эмиттера соответственно.
Другая модель Эберса-Молла для идеального транзистора описывается одним управляемым источником тока. Она получается из первой путем преобразования путем пересчета и приближения 
. Здесь 
Эту модель как основу используют некоторые программы моделирования электронных схем, такие как MicroCap , Design Center и др.
Для наиболее важного активного режима выражения для токов могут быть существенно упрощены: Во-первых, можно исключить элементы, описывающие инверсную составляющую тока (он много меньше). Во-вторых, в качестве аргумента целесообразно рассматривать входной ток транзистора (ток эмиттера в схеме с ОБ и ток базы в схеме ОЭ), так как сопротивление открытого эмиттерного перехода мало, и внешняя цепь по отношению к транзистору в большинстве случаев может рассматриваться как генератор входного тока (сопротивление цепи много больше сопротивления транзистора). В практических расчетах прямое напряжение uЭП часто считают не зависящим от тока эмиттера (при изменении тока эмиттера в 10 раз напряжение на эмиттерном переходе изменяется на 60 мВ) и принимают uЭП» U*, где U* - пороговое напряжение перехода (0,7V).
|
|
|
На рис. указаны уточненные значения токов в схеме ОЭ, которые использовались в качественном описании работы транзистора.
Частотные свойства биполярного транзистора
Частотные свойства определяют диапазон частот синусоидального сигнала, в пределах которого прибор может выполнять функцию преобразования сигнала. Частотные свойства БТ характеризуют зависимостью коэффициента передачи входного тока в схемах ОБ и ОЭ h21Б и h21Э.
В динамическом режиме коэффициенты передачи заменяются комплексными (частотно- зависимыми) величинами: Н21Б и Н21Э, которые могут быть найдены двумя способами:
|
|
|
• решением дифференциальных уравнений физических процессов и определением из них токов;
• анализом Т-образной эквивалентной схемы по законам теории электрических цепей.
Для анализа используем Т-образную линейную модель (эквивалентную схему) n-р-n транзистора в схеме ОБ и ОЭ.
На частотные свойства БТ влияют СЭ, СК и r½ ББ, а также время пролета носителей через базу t Б, которые отражаются на комплексном коэффициенте передачи тока эмиттера Н21Б.
, где Н21Б0- коэффициент передачи тока базы на низкой частоте, f - текущая частота, fН21Б - предельная частота.
Модуль коэффициента передачи тока эмиттера равен 
и на предельной частоте fН21Б он снижается в 
раз.
Транзистор можно использовать в качестве генератора или усилителя только в том случае, если его коэффициент усиления по мощности КP> 1. Поэтому обобщающим частотным параметром является максимальная частота усиления по мощности, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице. Связь этой частоты с высокочастотными параметрами определяется выражением
), где fН21Б - предельная частота в мегагерцах; r1ББ - объемное сопротивление в омах; CК - емкость коллекторного перехода в пикофарадах; fМАКС - в мегагерцах.
|
|
|
Для схемы с ОЭ известно соотношение
, где 
. 
.
Как видно, частотные свойства БТ в схеме ОЭ значительно уступают транзистору, включенному по схеме с ОБ.
Простейший усилитель на биполярном транзисторе.
Назначение элементов:
- VT – биполярный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером;
- e вх , R вт – э.д.с. и внутреннее сопротивление источника сигнала, который создает входное напряжение uвх;
- С– конденсатор исключает связь цепи источника сигнала и цепи базы транзистора по постоянному току. Значение емкости выбирается из условия малого падения напряжения на самой низкой частоте сигнала;СС – конденсатор исключает связь коллекторной цепи транзистора и цепи нагрузки по постоянному току;
-RБ – определяет постоянную составляющую тока базы I Б0 , т.е. рабочую точку на входной характеристике транзистора;
- RК –влияет на положение рабочей точки на выходных характеристиках- I К0 и U К0);
- RН – нагрузочный резистор (приемник) на котором создается переменное выходное напряжение; - EК – источник питания транзистора, энергия которого частично преобразуется в энергию усиленного сигнала на нагрузочном резисторе.
|
|
|
Рис. 2.1 а) схема установки параметров транзистора фиксированным током базы
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1399; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!