Напряжения коллектор-эмиттер
Здесь следует рассмотреть явления отдельно в области отсечки
и в активной области.
Область отсечки характеризуется отсутствием внешнего источ
ника прямого |
смещения эмиттерного перехода или |
— оо для |
схемы рис. 3. |
лавинного пробоя явление лавинного умножения тока |
|
В случае |
||
в коллекторе |
характеризуется коэффициентом умножения: |
|
Для |
Величина п зависит от материала и |
полярности |
транзистора. |
|
кремниевых и р-п-р германиевых |
транзисторов п= 3, для п-р-п |
|||
германиевых транзисторов я=5. |
|
в бесконечность тока / и |
||
или |
Пробой характеризуется стремлением |
|||
равенством нулю сопротивления |
гп |
коллектора |
транзистора. |
|
Токи / кэ* коллектора при различных условиях |
на входе транзистора |
||||
даются |
ф-лами |
(22)— (27). |
|
|
|
/кох равно бесконечности при равенстве нулю знаменателя лю |
|||||
бой из |
ф-л |
(23)— (27), что |
имеет место при |
умножении, т. е. при |
|
МНнб. |
Тогда |
в |
соответствии |
с этими формулами и ф-лами (33) и |
|
(34) получим общую формулу для вычисления максимально допу
стимого напряжения коллектор — эмиттер при |
различных условиях |
|
на входе транзистора: |
|
|
= |
|
(35) |
Из этой формулы могут быть получены напряжения |
£/Кэя, £/Нэо, |
|
^кэн и U«аз. Эти напряжения зависят (правда, слабо) от темпера |
||
туры, тока и формы импульсов, поскольку в |
формулы |
(23) — (27) |
входит Л21б. Практически можно считать их так же, как и Unбо, не зависимыми от различных условий.
В случае теплового пробоя, на основании ф-л (22), (31) и (33)
(36)
Из сравнения ф-л (35) и (36) видно, что большие величины S и, в частности, Rб представляют особую опасность для мощных германиевых транзисторов в области отсечки, где существует наи большая вероятность теплового пробоя и резкого снижения напря жения коллектор-эмиттер.
При лавинном пробое транзистор менее «чувствителен» к усло виям на входе.
В активной области /?g =£ со {рис. 3) или подключен отдельный
источник прямого смещения эмиттерного перехода. Как было отме чено. тепловой механизм перестает ограничивать максимальное на пряжение, остается учесть только напряжения лавинного пробоя, которые определяются ф-лами (23) и (35).
Наименьшее из напряжений |
Ua получается при /?б = |
/?6 = |
сои |
|||||
заданном токе базы /с, что соответствует |
«обрыву» в |
цепи |
базы |
|||||
или — Лгю= 1 |
(а= 1 ). |
Это напряжение в |
силу |
ряда |
явлений в |
|||
транзисторе |
несколько |
меньше |
напряжения |
UHэ0 |
области |
отсечки |
||
(RG= OO, /б= 0). Разница зависит от структуры, |
геометрии, |
поляр |
||||||
ности, материала, состояния поверхности, толщины базы, эффектив ности эмиттера и т. д. Поскольку Ulloo определяется через (7ибо и
коэффициент запаса |
можно принять Ua ^ U КЭо |
и вычислять его |
на основании ф-л (24) и (35): |
|
|
|
i/кэо » |
(37) |
|
У и21Э |
|
Таким образом, при изменении тока коллектора от самого ма лого (/Кбо) в области отсечки до больших токов активной области максимально допустимое напряжение транзистора изменяется от £/кбо (наибольшее напряжение) до UKэо (наименьшее напряжение).
Эти два основных параметра и приводятся в |
справочных |
листах. |
|
Все остальные напряжения (Ul{эп, £/кэк, £Л<эз) |
могут быть |
вычис |
|
лены по приведенным выше формулам. Для некоторых |
транзисто |
||
ров даются нормализованные зависимости С/кэл/^кэк от |
Re |
или от |
|
Rc> и R0. |
|
|
|
Параметры режима усиления малых сигналов
(активная область)
Малым сигналом следует считать сигнал, увеличение амплитуды которого на 50% увеличивает измеряемый параметр на малую ве личину соответственно заданной степени точности. Обычно это уве личение не должно превышать 10%. Применение понятия «малый сигнал» позволяет рассматривать транзистор как линейную систему со всеми ее преимуществами, облегчающими вывод формул, пони мание физики процессов и расчеты большого класса схем.
К параметрам малого сигнала относятся параметры линейного четырехполюсника: /i-параметры (преимущественно для низких ча стот) и //-параметры (преимущественно для высоких частот), пара метры схемы замещения транзистора, а также предельные и гра ничные частоты н коэффициент шумов.
Параметры на низких частотах
Низкочастотные значения *-, у- и г-параметров связаны между собой нижеприведенными формулами и формулами табл. 1.3 и 1.4 (обозначения в этих таблицах соответствуют обозначениям на Т-образной схеме замещения транзистора рис. 4).
Связь между А- и ^-параметрами:
*i2 |
|
У12 |
У12 = “ |
*12 |
|
|
Уи ' |
|
*21 ' |
*21 |
j/21 |
У21 — — |
* 2 1 |
|
Ум * |
* 1 .’ |
|||
|
|
|
|
|
*22 — У22 |
У\2У2\ |
#22 — |
* 1 2 *2 1 |
|
|
|
У11 |
|
*1 . ’ |
Связь между Л-параметрами в трех схемах включения
п
_
Л .«Л —
'*120
*21 б —
*22 б —
*1 1 Э
1 + *219 *
*1 1 9 *2 2 8
1 + *219 '
*219
1 + * 2 1 э *
*229
1 + * 2 1 9 *
*1 1 К — *119»
/| |
_ |
1 |
Я 12К |
|
1 + * 1 2 9 ’ |
|
|
|
*2 1 К |
= |
(1 + *2 1 э)» |
*22 К |
= |
*229* |
Связь между ^/-параметрами в трех схемах включения:
0116 = |
0119 + 0129 + 021э + 022э> |
011К = |
011э» |
|||
0126 = |
— |
(0129 + |
0 2 2 9 ). |
</|2 К = |
— |
(0119 + 0 1 2 э). |
0216 = |
— |
(0219 + |
0229). |
021К = |
- |
(0119 + 0 2 . э ) . |
У92б — |
#228* |
|
022К = |
0119 + 0129 + 0 2 1 9 + ' ’229. |
||
|
|
|
|
|||
■ ■---- |
■' Т' |
Параметр
точная ф-ла
Ли прибл. ф-ла
выраж. через Анзм
точная ф-ла
h l2
прибл. ф-ла
выраж. через Лизм
точная ф-ла
h2\ прибл. ф-ла
выраж. через Лнзм
точная ф-ла
h22 прибл. ф-ла
выраж. через Лизм
Т А Б Л И Ц А 1.3
Формула для схемы
собщей
базой
r » (1 + ' e / 2 r e)
Згб/ 0 + Л21э)
| Л, | 6 |
Гб . Г6 4 " гк
Гк ’ Гк
h 126
---2 ^219 Нг»
^Гб
^21б
—
^219 1 4" ^219
1
''к + ^б
1
'■к
с общим эмиттером
'•'б + й21эгэ
(1 -f- Л21э) Лцб
S 'e - ' e ГК+ Гб 0 4 “ ^ 21э)
// |
|
г_ь_ |
|
Гк |
|
2 Л,2б |
|
_ ft |
|
^ |
I |
/■э |
|
— |
|
^219 |
|
1 |
|
2 г А 1 г а + г6
Г9
^ 22б |
^219 ^ 22б |
с общим коллектором
Згб
'■б + Л21эгэ
(1 -|- Л2 Iэ) Л Иб
1
н - 2 г ;/г к
1
—
_ /7
2гб
—
■ - 0 + А ,,,)
Гэ
^219
'•к
/in19 Л92Г,
с общим коллектором
с общим эмиттером
с общей базой
а
са
о.
«
С
|
V. |
|
|
S О : |
|
Is о |
<>1 |
s со |
+ ; |
со |
|
с$3 |
|
|
|
со |
|
S о
сг5
S о |
|
|
+ |
|
|
|
|
<N |
|
|
|
|
|
|
|
V. |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
S о |
|
»о |
£ |
|
|
|
+ *3 |
|
V. |
|
|
|
||
|
|
|
V* |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
й со |
№ |
|
|
СО J |
|
СО 2 |
'S Ч |
со со |
VOЧ |
* |
|||
“2 |
|SL | |
Я ч |
СО |
О ^ |
- |
||
Я I |
|
|
CUD* |
||||
Ои*© |
fs ^ |
S 4 |
|
aИ ws ss |
|||
о *0* |
|
||||||
н |
|
со |
|
|
|||