Элементы квантовой механики (стр. 7 из 12)

Iк

+

Iэ Iк Iб

Uкэ

- + +

+ Uбэ Uбк - Uбэ

Iб - Iэ -

a) b)

Иногда используется и схема с ОК (схема с)).

Т.к. прямая ветвь ВАХ p-n перехода довольно крутая, то задавать прямое напряжение на

p-n переходе при анализе схем включения Т практически нереально. Поэтому задаётся,

Iб u как правило, прямой ток. Рассмотрим соотно

шение между токами транзистора.

pUкэ Известно, что ток Iэ Iк (Iэ > Iк), т.к. суще

ствует рекомбинация носителей в области

Uбк n базы. Между Iэ и Iк существует соотноше

+ ние:

Iк = h21б Iэ, где (6)

h21б – коэффициент передачи тока эмиттера в область коллектора. h21б<1, но довольно близок к 1 (h21б = 0,99 0,9) (h21б иногда ).

Можно доказать, что 2

h21б 1 – 0,5(W/L) , где

W – ширина базы

L – длина свободного пробега носителя

Отсюда видно, что для получения большего значения h21б следует уменьшить толщину базы. Известно, что Iэ = Iк + Iб, т.к. Iк = h21б Iэ, то

Iк/ h21б = Iк + Iб; откуда Iк = h21б/(1 - h21б )Iб

Величина h21б/(1 - h21б ) = h21э – коэффициент потока Iб в коллекторную цепь для схемы с ОЭ (иногда ).

Тогда Iэ = Iк + Iб = (h21э + 1)Iб.

Рассмотренные выше соотношения получены для схемы с ОБ. Особенностью этой схемы является то, что входной величиной является ток эмиттера. Т.к. база общая с К, потенциал Б – фиксирован. Т.к. переход база – эмиттер смещён в прямом направлении, то малое изменение Uбэ приводит к существенному изменению Iэ, что свидетельствует о малой величине Rвx схемы с ОБ. Rвxrб + (rэ/ (h21э + 1))

Т.к. через rэ протекает ток Iэ Iб h21э, то считают, что rэ трансформируется во входную цепь с коллектором.

Что касается коэффициента усиления по току схемы с ОБ, то

К +/- = Iвых/Iвх = Iк/ Iэ h21б < 1

Выходное сопротивление схемы ОБ:

Rвыx = Uвых /Iвых = Iк(Rк||rкб)/Iк Rк||rкб

Enrn = 0 В зависимости Rк||rкб, т.к. со стороны выхода

Rк Rк (нагрузка) и rкб (сопротивление обратно -

смещённого перехода БК) включены парал-

Вых лельно. Сопротивление пассивной области К

rк << rкб или им можно пренебречь.

На практике наиболее широкое применение

rкб находит схема с ОЭ.

Т.к. приращение Uвх вызывает приращение

Iвх = Iб в h21э раз меньшее, чем входной

Б ток схемы с ОБ (там Iвх = Iэ), то

rб Rвxоэ = Uвх /Iвх RвxОБh21э

и составляет величину порядка сотен ОМ – несколько кОМ.

Коэффициент усиления по току:

Кi = Iвых/Iвх = Iк/Iб = h21э

Можно показать, что схема обладает достаточно большим

Кu h21эRк/( rб + rэ/ h21э)

Т.к. нагрузка включена в коллекторную цепь (также как и в схеме ОБ), то входное сопротивление примерно равно RвыxОБ, т.е.

RвыxоэRвыxОБ Rк||rбк

или, учитывая Rк << rкб Rвыxоэ Rк

и составляет величину порядка единиц кОМ.

Схема с ОК используется в схемотехнике ЦВМ сравнительно редко (например ЭСЛ) и её можно характеризовать следующими параметрами:

Кih21э + 1 (большой)

Кu h21э < 1

Rвx Rэ(h21э + 1) – достаточно большое (десятки кОМ)

Rвыx Rэ/(h21э + 1) – достаточно малое (единицы ОМ)

Для определения параметров транзистора и режимов работы в схеме используются статические характеристики Т. Различают входные и выходные характеристики. (Передаточные характеристики используются редко).

Входной статической (далее термин «статический» будем опускать) характеристикой Т называется зависимость тока его входного электрода от напряжения на нём при определённых включениях тока или напряжения на входных электродах. Например, для схемы с ОЭ это

Iб = Uбэ) при Uкэ = const.

Выходная характеристика – зависимость его выходного электрода от напряжения на этом электроде при фиксации входного тока или напряжения. Аналитическое описание характеристик можно получить из уравнения Эберса – Молла (мы, собственно, их и получили для схемы ОБ). Для конкретных режимов Т эти уравнения могут быть существенно упрощены. Так для нормального активного ненасыщенного режима в зависимости (3) исчезнут экспоненциальные зависимости, и как частный случай, получается зависимость (6). На рисунках изображены входные и выходные ВАХ для ОБ.