При увеличении обратного U коллекторного перехода вх. хар-ки сдвигаются от начала координат вправо и вниз.

Сдвиг хар-стик вниз объясняется тем, что значения I’к0 растут при увеличении обратного напряжения коллекторного перехода т.к. расширение перехода в сторону базы уменьшает рекомбинацию, в результате чего, увеличивается коэффициент передачи эмиттерного тока α(), и значения I’к0 растут.

Сдвиг хар-стик вправо объясняется тем, что уменьшение рекомбинационной составляющей тока базы и равенство Iэ(I-α())=I’к0 достигается при больших значениях Uбэ.

15. Динамический режим работы биполярного транзистора.

При работе транзистора с нагрузкой имеет место взаимное влияние друг на друга токов Iэ, Iк, Iб. Этот режим носит название динамического, а его характеристики – динамических.

Рассмотрим динамический режим транзистора, работающего по схеме с ОЭ (рис.1).

         рис. 1.

При работе транзистора совместно с нагрузкой Rн, включенной в цепь коллектора, напряжение источника питания Ек распределяется между нагрузкой и переходом коллектор-эмиттер (Uкэ): Ек=Uкэ+Iк·Rн, поэтому ток коллектора изменяется по линейному закону в соответствии с выражением Iк=(Ек-Uкэ)/Rн. Графическая зависимость Iк=f (Uкэ) представляет собой прямую линию, которая называется нагрузочной прямой. Для исследования свойств транзистора нагрузочную кривую наносят на семейство выходных характеристик (рис.2). Точка пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпадает с точкой, для которой удовлетворяется условие Iк·Rн=Ек.

рис. 2.

17. Т-образная схема биполярного тр-ра.

Параметры Z, У и Н наз-ся внешними параметрами, так как кроме свойств самого транзистора они зависят еще и от схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК). Поэтому иногда более удобно при расчетах использовать схемы замещения.

Тр-р в этом случае представляется эквивалентной схемой, состоящей из определенного кол-ва электрических элементов (сопротивления, индуктивности, емкости и т.д.). Однако одними пассивными элементами нельзя описать усилительные свойства тр-ра. Поэтому в эквивалентную схему вводится еще генератор ЭДС или тока.

Т-образную эквивалентную схему замещения легко получить из уравнений четырехполюсника для Z-параметров на низких частотах. Заменив в уравнениях:

Uвх=r11Iвх+r12Iвых;    Uвых=r21Iвх+r22Iвых.

Uвх и Iвх через U1 и I1, а Uвых и Iвых соответственно через U2 и I2, будем иметь:

U1=r11I1+r12I2;    U2=r21I1+r22I2.

Прибавив и отняв во втором уравнении r21I1, что не изменит равенства и, выполнив несложные преобразования, получим:

   U1=r11I1+r12I2;   U2=r21I1+r22I2+(r21-r12)·I1.

Первое уравнение и два первых члена второго уравнения являются уравнениями пассивного четырехполюсника. Т-образная схема замещения для него имеет вид, показанный на рис. 1.а.

рис. 1. Т-образная схема транзистора.

Усилительные свойства тр-ра определяются последним членом второго равенства EГ=(r21-r12)·I1. Величина этого ЭДС пропорциональна вх. току и не зависит от свойств внешн. цепи.

Эквив-ная схема с учетом последнего члена второго равенства представлена на рис. 1.b.

Иногда вместо генератора ЭДС в эквивалентную схему включают генератор тока. Несомненно, что создаваемый генератором ток также должен быть пропорционален току I1: IГ=a·I1, где a – коэфф. пропорциональности.

Эквивалентная схема с генератором тока показана на рис. 1.c.

Так как действия генератора тока и генератора напряжения равноценны, можно определить коэфф. a из схем рис. 1.b и 1.c при холостом ходе на выходе. Условие эквивалентности этих генераторов заключается в том, что падение напряж., создаваемого генератором тока на сопротивлении (r21-r12) (рис. 1.c), должно быть равно ЭДС генератора схемы на рис. 1.b:

                   (r21-r12)·I1=a·(r22-r12)·I1,

отсюда a=(r21-r12)/(r22-r12).

20. Основные параметры биполярных транзисторов.

Приводимые в справочниках параметры транзисторов делятся на электрические и предельные эксплуатационные.

К электрическим параметрам относятся:

граничная частота fГр при заданных напряжении Uкэ и токе эмиттера;

статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ h21Э при заданных напряжении Uкэ и Iэ;

обратные токи переходов Iкб0, Iэб0 при заданных обратных напряжениях соответственно Uкб и Uэб;

обратный ток коллекторного перехода IкэR при заданных напряжении Uкэ и сопротивлении Rбэ резистора, включенного между базой и эмиттером;

емкости переходов Сэ, Ск при заданных обратных напряжениях (емкость Сэ часто приводится также при Uбэ=0).

Корме перечисленных выше общих электрических параметров в зависимости от назначения транзистора указывают ряд специфических параметров.

Для усилительных и генераторных транзисторов помимо граничной частоты обычно приводятся постоянная времени цепи обратной связи τк при заданных напряжении Uкб, токе Iэ и частоте f, а также максимальная частота генерации fmax при заданных напряжении Uкб, токе Iэ.

Зная значение τк, можно оценить коэффициент обратной связи |h21Э( f )|=2 π f τк.

Для переключающих и импульсных транзисторов указывают напряжения в режиме насыщения Uбэ нас, и Uкэ нас, и время рассасывания tрас, при заданных токах Iк нас, и IБ.

ü  Под током IБ надо понимать включающий ток базы IБ1. Запирающий ток IБ2, если он не указан особо, равен току IБ1.

Для СВЧ-транзисторов часто указывают коэффициент усиления мощности КР на заданной частоте, а также индуктивности и емкости выводов.

Предельные эксплуатационные параметры – это максимально допустимые значения напряжений, токов, мощности и температуры, при которых гарантируются работоспособность транзистора и значения его электрических параметров в пределах норм технических условий. К предельным эксплуатационным параметрам относятся:

максимально допустимые обратные напряжения на переходах Uкб max, Uэб max, максимально допустимое напряжение Uкэ max в схеме ОЭ при заданном сопротивлении Rбэ внешнего резистора, подключенного между базой и эмиттером;

максимально допустимая рассеиваемая мощность Pmax;

максимально допустимый ток коллектора Iк max;

максимально допустимая температура корпуса TКmax.

Помимо этого указывается диапазон рабочих температур.

21. Тиристоры.

Тиристорами (Т) назыв. большое семейство полупроводн. приборов, кот. обладают бистабильными характ-ками и способны переключаться из одного сост. в другое. В одном сост. Т имеет высокое R и малый I (закр., или выключ. состояние), в другом – низкое R и большой I (откр., или вкл. сост.). Принцип действия Т тесно связан с принципом действия бип. транз-ра, в кот. и электроны, и дырки участвуют в механизме проводимости. Название «тиристор» произошло от слова «тиратрон», поскольку электрические хар-ки обоих приборов во многом аналогичны.

Благодаря наличию двух устойчивых состояний и низкой мощности рассеяния в этих состояниях Т обладают уникальными полезными св-вами, позволяющими использовать их для решения широкого диапазона задач (от регулирования мощности в домашних бытовых электроприборах до переключения и преобразования энергии в высоковольтных линиях электропередачи). В настоящее время созданы Т, работающие при I от нескольких mA до 5000А и выше и при напряжениях, превышающих 10000В.

Параметры тиристора:

Напряж. включения Uвкл – это прямое анодное U, при котором Т переходит из закр. в откр. состояние при разомкнутом управляющем выводе.

Ток включ. Iвкл – это такое значение прямого анодного I ч/з Т, выше которого Т переключ-ся в откр. сост. при разомкнутой цепи управляющего вывода.

Отпирающий ток управления Iу.вкл – наименьший I в цепи управляющего вывода, кот. обеспечивает переключение Т в откр. сост. при данном U на Т.

Время задержки tз – время, в течение кот. анодный I через Т возрастает до величины 0,1 установившегося значения с момента подачи на тир-р управляющего импульса.

Время включения tвкл – время, в течение кот. I ч/з Т возрастает до 0,9 установившегося значения с момента подачи на Т управляющего импульса.

Остаточное напряжение Uпр – значение напряж. на Т, находящемся в откр. сост., при прохожд. ч/з него максимально допустимого I. Uпр обычно не превышает 2В.

Ток выключения Iвыкл – значение прямого I ч/з Т при разомкнутой цепи управления, ниже кот. тир-р выключается.

Время выключения tвыкл – время от момента перемены I, проходящего ч/з Т, с прямого на обратный до момента, когда Т полностью восстановит запирающую способность в прямом направлении.

Т широко прим. в радиолокации, уст-вах радиосвязи, автоматике, как приборы с отрицательной проводимостью, управляемые ключи, пороговые элементы, триггеры, не потребляющие I в исходном состоянии.

23. Однопереходный транзистор.

Однопереходный тр-р представляет собой полупроводниковый прибор с одним р-п переходом, в котором модуляция сопротивления полупроводника вызвана инжекцией носителей р-п переходом.

ОТ изготавливают из пластины высокоомного полупроводника с электропроводностью п-типа, он имеет 2 невыпрямляющих контакта к п-области и р-п переход, расположенный между ними.

рис. 1. Схема включения однопереходного тр-ра.

Согласно схеме структуры ОТ принимается следующая терминология: электрод от выпрямляющего контакта – эмиттер, электрод от нижнего невыпрямляющего контакта - первая база (Б1) и электрод от верхнего невыпр. контакта - вторая база (Б2). В некоторых случаях ОТ наз. базовым диодом.

На рис. 2 приведем ВАХ ОТ.

рис. 2. Входная ВАХ однопереходного тр-ра (1 – характеристика при отключенной базе).

При откл. Б2 хар-ка выглядит аналогично хар-ке обычного диода.

В триодном включении при большом U между невыпрямляющими контактами Б1 и Б2 переход заперт как при отриц. так и при положит. напряж. Uэ, не превышающих величины внутреннего напряжения UэБ1. Этому режиму соотв. участок хар-ки А-Б на рис. 2, аналогичный хар-ке обрат. вкл. р-п перехода.

При напряж на вх. Uэ=UэБ1 переход отпирается. Падающий участок ВАХ соответств. резкому падению напряж. на вх. Uэ при возрастающем токе Iэ (участок Б-В на рис. 2). Напряжение в точке максимума определяется из выражения Umax ≈ (Eб·R1) / (R1+R2).

24. Полевой транзистор с р-n переходом.

Полевым тр-ром (ПТ) наз. полупроводн. прибор, усилительные св-ва кот. обусловлены потоком основных носителей, протекающим ч/з проводящий канал, управляемый электрическим полем. Действие ПТ обусловлено носителями заряда одной полярности.

Характерной особенностью ПТ явл. высокий коэфф. усиления по напряж. и высокое Uвх.

Исток (И) – это вывод ч/з кот. основные носители входят в канал.

Сток (С) – вывод ч/з кот. основные носители выходят из канала.

И и С соед-тся токопроводящим каналом.

Затвор (З) – ч/з него создается эл. поле, кот. управляет шириной канала, а значит током. В ПТ З выполнен в виде обратно включенного р-п перехода.

На С прилагается U такой полярности, чтобы основные носители из канала двигались от истока к стоку.

На З прилагается U такой полярности, чтобы р-п переход был вкл. в обр. направл. Если U на З равно 0, канал имеет некоторую ширину ч/з кот. основные носители – дырки переходят от И к С и создается Ic. Если обратн. U на З увеличивать, тогда ширина р-п перехода увелчив-ся, а канал сужается, и до С дойдет меньшее кол-во основн. носит. Ic уменш-ся.

Чем больше U затвора, тем больше ширина р-п перехода, канал сужается, и ток С уменьшается. При большом U затвора канал может перекрыться и ток С равен нулю.

ВАХ полевого тр-ра.

1. Стоко-затворные (проходные хар-ки).

                   Iс = f (Uз) при Uс = const.

Рис. 1. Входная характеристика.

ПТ имеют большие Rвх, т.к. во входной цепи имеется затвор с очень большим сопрот.

Uз = 0, канал самый широкий и Iс самый большой. Если Uз увеличивается, то канал сужается и Iс уменьшается. Uз при кот. канал перекрывается и Ic = 0 наз. напряж. отсечки.

2. Стоковые (выходные хар-ки).

                      Iс = f (Uс) при Uз = 0.

Рис. 2. Выходная характеристика.

Uз = 0 канал самый широкий Ic самый большой и ВАХ располагается выше. Если Uз растет, то канал сужается и ВАХ пойдут ниже, т.к. Ic уменьшается. Если Uc = 0, то Ic = 0 и ВАХ начинаются с нуля. Если Uc увеличивается, то Ic сначала резко возраст., потом рост тока замедляется.

ПТ хар-ся следующими основн. параметрами: крутизна проходной характеристики – S

                             S = ΔIc / ΔUз ,

сопротивление С-И – Rси ,

максимальная частота – fmax .

25. Полевой тр-р с изолированным затвором с индуцированным каналом.

ПТ с изолир. затвором – это такие тр-ры, затвор которых изолирован от проводящего канала материалом диэлектрика или окисью кремния. Т.о. по структуре конструктивно получается, затвор – металлический слой, проводящий канал – полупроводник, изолятор – диэлектрик. По технологическому принципу изготовления различают 2 типа таких тр-ров: с индуцированным и со встроенным каналом.

ПТ с индуц. каналом – это такие тр-ры, в начальный момент которого проводящий канал между стоком и истоком отсутствует. Такой канал образуется в результате приложения напряжения на затворе (индуцируется) (рис. 1).

рис. 1.

                    Ic=f (Uз), при Uc=const.

Uз=0, канал между С и И отсутствует, а значит ток стока очень маленький приблизительно равен нулю. Пусть на затворе подается отриц. напряж., тогда электроны из п-области отталкиваются от отриц. затвора, а дырки притягиваются. В результате между С и И появляется слой с электропроводностью р-типа, кот. служит каналом, а значит ток ч/з канал растет. Чем больше отриц. напряж. (-Uз), тем больше дырок притягивается к каналу, канал расширяется, Ic увеличивается. Хар-ки смещаются вверх.

Режим работы при котором канал расширяется и Ic увеличивается, наз. режимом обогащения. Т.о. в таком ПТ канал появляется только в определенных условиях, поэтому тр-р называется и индуцированным каналом.

Параметры полевого транзистора.

1. внутреннее сопротивление:

               Ri = ΔUc / ΔIc , при Uз = const.

2. крутизна характеристики:

                S = ΔIc / ΔUз , при Uс = const.

3. коэффициент усиления:

                                 K = Ri·S.

4. мощность рассеивания:

                            Pc = Ic рт·Uc рт.

26. Полевой тр-р с изолированным затвором с встроенным каналом.

ПТ с изолир. затвором – это такие тр-ры, затвор которых изолирован от проводящего канала материалом диэлектрика или окисью кремния. Т.о. по структуре конструктивно получается, затвор – металлический слой, проводящий канал – полупроводник, изолятор – диэлектрик. По технологическому принципу изготовления различают 2 типа таких тр-ров: с индуцированным и со встроенным каналом.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5