- •Общие сведения об электронных приборах
- •1.1. Классификация
- •1.2. Режимы, характеристики и параметры электронных приборов
- •1.3. Модели электронных приборов
- •Электрофизические свойства полупроводников
- •2.1. Концентрация носителей заряда в равновесном состоянии полупроводника
- •2.1.2. Метод расчета концентраций
- •2.1.3. Условие электрической нейтральности
- •2.1.4. Концентрация основных и неосновных носителей в примесных полупроводниках
- •2.1.5. Положение уровня Ферми в полупроводниках
- •2.1.6. Распределение носителей заряда по энергии
- •2.2. Неравновесное состояние полупроводника
- •2.2.1. Неравновесная и избыточная концентрации носителей заряда
- •2.2.2. Плотность тока в полупроводнике
- •2.2.3. Уравнение непрерывности
- •Глава 3 электрические переходы в полупроводниковых приборах
- •3.1. Электрические переходы
- •3.2. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии
- •3.3. Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии
- •3.4. Вольт-амперная характеристика идеализированного р-n-перехода
- •3.5. Вольт-амперная характеристика реального р-n-перехода
- •3.6. Параметры и модель р-n-перехода в динамическом режиме
- •3.7. Частотные свойства p-n-перехода
- •3.8. Импульсные свойства р-n-перехода
- •3.9. Контакт металл - полупроводник и гетеропереходы
- •Разновидности полупроводниковых диодов
- •4.1. Классификация
- •4.2. Выпрямительные диоды
- •4.3. Стабилитроны и стабисторы
- •4.4. Универсальные и импульсные диоды
- •4.5. Варикапы
- •4.6. Туннельные и обращенные диоды
- •Технологии производства полупроводниковых диодов
- •Биполярные транзисторы Принцип действия биполярного транзистора. Режимы работы Общие сведения
- •Физические процессы в бездрейфовом биполярном транзисторе
- •Эффект Эрли
- •5.2. Электрическая модель биполярного транзистора в статическом режиме (модель Эберса - Молла)
- •5.3. Статические характеристики биполярных транзисторов
- •5.3.2. Схема с общим эмиттером
- •5.3.3. Влияние температуры на статические характеристики бт
- •5.4. Дифференциальные параметры биполярного транзистора в статическом режиме
- •Квазистатический режим биполярного транзистора в усилительном каскаде Графоаналитическое рассмотрение при большом сигнале
- •Биполярный транзистор в квазистатическом режиме как линейный четырехполюсник
- •5.6. Нелинейная и линейная динамические модели биполярного транзистора
- •5.6.1. Нелинейная динамическая модель биполярного транзистора
- •5.6.2. Линейная (малосигнальная) модель биполярного транзистора
- •Тиристоры
- •6.1. Транзисторная модель диодного тиристора (динистора)
- •6.2. Вольт-амперная характеристика динистора
- •6.3. Тринистор
- •6.4. Симметричные тиристоры (симисторы)
Квазистатический режим биполярного транзистора в усилительном каскаде Графоаналитическое рассмотрение при большом сигнале
Упрощенная схема усилительного каскада на ВТ, включенного по схеме с общим эмиттером, показана на рис. 5.18. В этом каскаде используется один источник питанияEК, а для задания постоянного напряжения UВХ применен делитель R1, R2. Резисторы R1, R2 выбирают такими, чтобы ток I = EК/( R1 + R2) был много больше входного тока базы при отсутствии сигнала (I>>IБ). Это позволяет исключить влияние возможного изменения режима работы БТ на напряжение UБЭ. Если задан ток IБ, то UБЭ находится по входной характеристика БТ. Теперь возникает вопрос, как определить соответствующую точку в семействе выходных характеристик, т.е. найти постоянное напряжение UКЭ и постоянный ток IК яри наличии резистора RК, и отсутствии сигнала (режим покоя, точка покоя)? По закону Кирхгофа
UКЭ = EК – IК RК (5.57)
Но ток IК и UКЭ должны соответствовать той статической характеристике, на которой отмечено в качестве параметра заданное значение IБ:
IК = f(UКЭ), IБ = const(5.58)
Из (5.57)
IК = (EК – UКЭ)/ RК (5.59)
Связь IК и UКЭ изображается прямой линией, называемой нагрузочной прямой, которая отсекает в системе координат IК, UКЭ отрезки на оси токов при UКЭ = 0 I*К = EК/RК, а на оси напряжений при IК = 0 U*КЭ = EК,. Величины I*К и EК, отмечены точками А и В нагрузочной прямой на рис. 5.19. Чем больше нагрузочное сопротивление RК, тем меньше I*К и меньше наклон нагрузочной прямой: при RК → 0 она вертикальна, при RК → ∞ приближается к оси абсцисс.
Нагрузочная прямая пересекает статические характеристики. Точки пересечения и определяют значения IК и UКЭ, которые соответствуют различным величинам тока базы IБ (параметра этих характеристик). Точка С пересечения прямой с характеристикой, соответствующей заданному значению IБ называют точкой покоя.
Пусть на входе имеется низкочастотное синусоидальное напряжение сигнала с амплитудой UВХ m. Тогда напряжение между базой (входом) и общей точкой
UВХ (t)= UБЭ + UВХ m sinωt (5.60)
Так как входные характеристики БТ в нормальном активном режиме слабо зависят от напряжения UКЭ, то можно считать, что рабочая точка, определяющая ток в любой момент времени, перемещается по одной входной характеристике вверх и вниз в определенных пределах. При этом периодическое изменение базового тока приближенно можно представить выражением
IБ (t)= IБ + IБ m sinωt (5.61)
где IБт – амплитуда переменной составляющей базового тока. При таком законе изменения базового тока соответствующая рабочая точка в семействе выходных характеристик будет перемещаться с частотой ω по нагрузочной прямой между точкой F, соответствующей максимальному значению тока базы UБmax= IБ + IБт, и точкой, определяемой минимальным током UБmin= IБ – IБт. При этом коллекторный ток изменяется от значения IК max = IК + IК m до IК min = IК – IК m, где IК m – амплитуда переменной составляющей коллекторного тока. Предполагается, что изменение IК также имеет синусоидальный характер. Из-за наличия RК изменение IК вызывает синусоидальное изменение UКЭ от значения UКЭ min = UКЭ – UВЫХ т до UКЭ max = UКЭ + UВЫХ т, где UВЫХт=IКmRК – амплитудное значение полезного сигнала на резисторе RК, характеризующее усилительный эффект биполярного транзистора.
Мы провели наглядное графоаналитическое рассмотрение усилительного каскада, которое стало возможным потому, что был принят большой сигнал на входе, когда все амплитуды токов и напряжений оказались значительными. Если входной сигнал настолько мал, что также малы изменения токов и напряжений, то графические построения теряют смысл (невозможны). Выход состоит в том, что введенные параметры (кроме расходуемых мощностей и КПД) можно рассчитать с помощью эквивалентных схем, основанных на использовании дифференциальных параметров (см. § 5.5.2).