Статические характеристики биполярных транзисторов, h- параметры, схемы замещения транзисторов.

Параметры транзисторов являются величинами, характеризующими их свойства.

Все параметры можно разделить на собственные (первичные) и вторичные.

Собственные параметры характеризуют свойства самого транзистора независимо от схемы его включения. К ним относятся: r э – сопротивление эмиттера, r к – сопротивление коллектора, r б – сопротивление базы. Значения сопротивлений рассматриваются по отношению к переменной составляющей.

С учетом этих параметров транзистор, включенный по схеме с ОЭ, может быть представлен эквивалентной схемой.

Схема замещения:

Генератор тока отражает усилительные свойства схемы, а уменьшение коллекторного сопротивления на 1-α – тот факт, что к эмиттерному переходу прикладывается часть напряжения Uкэ.

Статическими характеристиками транзисторов называют графики, выражающие функциональную зависимость между токами и напряжениями транзистора.

Статическими характеристиками являются статический коэффициент передачи тока эмиттера α и статический коэффициент передачи тока базы β.

С точки зрения системы вторичных параметров транзистор рассматривают как некоторый четырехполюсник со следующей схемой замещения.

Эквивалентная схема с h-параметрами:

1) Входное сопротивление при коротко замкнутом выходе при , к.з. на выходе по переменному току, .

2)Коэффициент обратной связи по напряжению при х.х. на входе, . Этот коэффициент показывает, какая доля выходного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие отрицательной обратной связи в нем.

3) Усиление тока при к.з. на выходе по переменному току , при , .

Показывает коэффициент усиления переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки.

4) Выходная проводимость при х.х. на входе , при , – часто используют выходное сопротивление.

Представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.

 

Транзисторный источник тока. Транзисторный источник тока с заземленной нагрузкой.

Транзисторный источник тока

Работает следующим образом: напряжение на базе Uб> 0,6 В поддерживает эмиттерный переход в открытом состоянии: Uэ = Uб - 0,6 В. В связи с этим Iэ = Uэ/Rэ = (Uэ - 0,6/Rэ). Так как для больших значений коэффициента h21эIэ ≈ Iк, то Iк≅ (Uб - 0,6 В)/Rэ независимо от напряжения Uк до тех пор, пока транзистор не перейдет в режим насыщения (Uк>Uэ + 0.2 В).

Kuобщ.эмит.=Rк||Rн\R’э||R’’э+rэ0

Ku=Rк\rэ0=Rк\φ_Т \Ik=Rk*Ik\=Uп\2=20Uп, если Ukстремится 0, то Ik*Rk стрем Uп и Кumax=40Uп, увеличение Rк следоват уменьшение Iк, но произведение постоянно(Uп = const)

Каскад с ОЭ – напряжение на базе Uб=(Iб=0)=Uп*R2\R1+R2

Rвх=h21*Rэ=100кОм=16 мкА

Мы выбираем сопротивление делителя в 10 раз меньше, чем входное сопротивление усилителя. Независимо от R_н, ток на R_н будет равен 1мА.

Источник тока с заземленной нагрузкой.Рабочий диапазон. Источник тока передает в нагрузку постоянный ток только до определенного конечного напряжения на нагрузке. В противном случае источник тока был бы способен генерировать бесконечную мощность. Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя как следует, называется рабочим диапазоном

Используются для:

(1. задания неизменных режимов работы транзисторных каскадов, особенно в ОУ

2. в качестве эмиттерной нагрузки дифференциальных каскадов с целью их симметрирования

3. в качестве коллекторной нагрузки каскада с общим эмиттером с целью увеличения коэффициента усиления.)

При заданном I_к, U_бэ базы – эмиттер и h₂₁ эмиттер несколько изменяются при изменении U_кэ.Кроме того, они зависят от температуры F(t).

ΔU_бэ=-0.001ΔU_кэ – эффект Эрли.

Недостатки источников тока

1.При заданном I коллектора и Uбэ, и коэффициент h21э (эффект Эрли) несколько изменяются при изменении U коллектор-эмиттер. Изменение Uбэ, связанное с изменением Uнагр, вызывает изменение Iвых, так как Uэ (а следовательно, и Iэ) изменяется, даже если Uб фиксировано. Изменение значения коэффициента h21э приводит к небольшим изменениям выходного Iк при фиксированномIэ, так как Iк = Iэ - Iб; кроме того, немного изменяется Uб в связи с возможным изменением сопротивления источника смешения, обусловленного изменениями коэффициента h21э (а следовательно, и тока базы).).Все эти изменения приводят к тому, что источник тока работает хуже, чем идеальный: выходной ток немного зависит от U и, следовательно, его сопротивление не бесконечно.

2. Uбэ и коэффициент h21э зависят от температуры. Поэтому, при изменении температуры о. с.возникает дрейф Iвых. Кроме того, температура перехода изменяется при изменении Uнагр (в связи с изменением мощности, рассеиваемой транзистором) и приводит к тому, что источник работает не как идеальный.

 

 

10. Токовые зеркала (эффект Эрли). Недостатки. Применение.

Используются в качестве коллекторной нагрузки, дифференциальных усилителях и дифференциальных входных каскадов, операционных усилителях, что позволяет увеличивать их К_u даже в большей степени, чем при использовании коллекторной нагрузки источника тока.

 

Задавая Iк VT1,мы задаем U_бэ, а значит I_к. Если транзисторы одинаковые и находятся при одинаковой температуре (I_эо1=I_эо2), например на одном кристалле вблизи друг друга, то I_к1 будет равен I_к2.

Недостатки:

Зависимость от температуры и Эффект Эрли.

 

 

Можно уменьшить эффект Эрли введением в эмиттерную цепь R, осуществляющее местную связь ООС, либо использование токового зеркала Уилсона.

Благодаря VT3, U_кVT1 фиксирован и на 2U_бэ меньше U_пит, что позволяет подавить эффект ЭрлиVT1. VT3 передает выходной ток нагрузке.VT3 включен по схеме с ОБ.

Используется: для задания и использования требуемых режимов работы усилительных каскадов, в том числе в ОУ, в частности в качестве коллекторной нагрузки ДУ, что позволяет увеличить их коэффициент усиления больше, чем при использовании источников тока.

 

 

11.Отражатели тока.

Используются для задания и стабилизации режимов работы каскадов ОУ.

 

Токовые зеркала используются:-в качестве кол-ной нагрузки