Файл: Electron_SE.pdf

36

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

(ñ³ì’ÿ – òîìó, ùî äëÿ êîæíîãî êîíêðåòíîãî çíà÷åííÿ U

âèõ

 ìàºìî ñâîþ

çàëåæí³ñòü i

âõ

 = f(U

âõ 

));

l

ñ³ì’ÿ  âèõ³äíèõ  õàðàêòåðèñòèê 

( )

const

I

U

f

i

âõ

âèõ

âèõ

=

=

;

l

ñ³ì’ÿ õàðàêòåðèñòèê êåðóâàííÿ (õàðàêòåðèñòèê ïðÿìî¿ ïåðåäà÷³)

( )

const

U

i

f

i

âèõ

âõ

âèõ

=

=

;

l

ñ³ì’ÿ ïåðåõ³äíèõ õàðàêòåðèñòèê (õàðàêòåðèñòèê çâîðîòíîãî çâ’ÿçêó)

( )

const

I

U

f

U

âõ

âèõ

âõ

=

=

.

Äëÿ êîæíî¿ ñõåìè âìèêàííÿ ç ÷îòèðüîõ ñ³ìåé ñòàòè÷íèõ ÂÀÕ íå-

çàëåæíèìè º ëèøå äâ³. Äëÿ àíàë³çó ðîáîòè òðàíçèñòîðà òà âèçíà÷åííÿ

éîãî ïàðàìåòð³â âèêîðèñòîâóþòü ÷àñò³øå ïåðø³ äâ³.

Äëÿ ñõåìè ç ÑÁ ñòàòè÷í³ ÂÀÕ, íàâåäåí³ íà ðèñ. 2.15, îïèñóþòüñÿ

çàëåæíîñòÿìè:

l

âõ³äí³ – 

( )

const

U

U

f

I

ÊÁ

ÁÅ

Å

=

=

(ïðè U

ÊÁ 

=

0 ìàºìî ÂÀÕ ïðÿìî çì³ùåíîãî áàçî-åì³òåðíîãî p-n ïåðåõîäó);

l

âèõ³äí³ – 

( )

;

const

I

U

f

I

Å

ÊÁ

Ê

=

=

I

Ê

U

ÊÁ

 I

Å

 = 0

 I

Å

 > 0

I

Å

U

ÁÅ

U

ÊÁ

= 5 

Â

U

ÊÁ

= 0

 à)                                            á)

Ðèñ. 2.15 – ÂÀÕ òðàíçèñòîðà, óâ³ìêíåíîãî çà ñõåìîþ ç ÑÁ:

à) âõ³äí³; á) âèõ³äí³

²ç ðèñóíêó âèäíî, ùî âèõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè ìàéæå ïàðàëåëüí³ îñ³

íàïðóãè. Íàÿâí³ñòü íåâåëèêîãî íàõèëó (äåÿêå çá³ëüøåííÿ ²

Ê 

ç ðîñòîì U

ÊÁ

)

37

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

ïîÿñíþºòüñÿ òèì, ùî êîëåêòîðíà íàïðóãà ìຠâïëèâ, õî÷à ³ ñëàáêèé, íà

ðóõ íîñ³¿â äî êîëåêòîðíîãî ïåðåõîäó (â îñíîâíîìó ÷åðåç çâóæåííÿ áàçè ç

ðîñòîì U

ÊÁ

 çà ðàõóíîê ðîçøèðåííÿ êîëåêòîðíî-áàçîâîãî p-n ïåðåõîäó).

Âèõ³äíà õàðàêòåðèñòèêà îïèñóºòüñÿ äîñèòü òî÷íèì ñï³ââ³äíîøåííÿì

K

ÊÁ

Ê

Å

Ê

r

U

I

I

I

+

+

α

=

0

,                                     (2.8)

äå I

Ê0

 – çâîðîòíèé ñòðóì êîëåêòîðà (òåïëîâèé),

r

K 

– íåë³í³éíèé îï³ð êîëåêòîðíîãî ïåðåõîäó.

Ñêëàäîâà 

K

ÊÁ

r

U

 íàäòî ìàëà ³ ñòຠâ³ä÷óòíîþ ëèøå ó çîí³, ùî ïåðåäóº

ïðîáîþ ÷åðåç çìåíøåííÿ 

K

r

. Òîìó ìîæíà ââàæàòè 

.

0

Ê

Å

Ê

I

I

I

+

α

=

Ïðè íåâèñîêèõ òåìïåðàòóðàõ âåëè÷èíîþ I

Ê0

 òàêîæ ìîæíà çíåõòóâàòè ³

òîä³ 

Å

Ê

I

I

α

≈

.

Âõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè óòâîðþþòü ù³ëüíèé ïó÷îê, ùî ïîÿñíþºòüñÿ

ñëàáêèì âïëèâîì êîëåêòîðíî¿ íàïðóãè íà ñòðóì åì³òåðà. Òîìó ïðè ïðàê-

òè÷íèõ ðîçðàõóíêàõ äîñòàòíüî ìàòè íå ñ³ì’þ, à îäíó âõ³äíó õàðàêòå-

ðèñòèêó, çàçâè÷àé,  äëÿ çíà÷åííÿ êîëåêòîðíî¿ íàïðóãè 5 Â (ðèñ. 2.15,à).

Äëÿ ñõåìè ç ÑÅ ñòàòè÷í³ õàðàêòåðèñòèêè, ùî íàâåäåí³ íà ðèñ. 2.16,

º çàëåæíîñòÿìè:

l

âõ³äí³ – 

( )

const

U

U

f

I

ÊÅ

ÁÅ

Á

=

=

(ïðè U

ÊÅ 

=

0 ìàºìî ÂÀÕ ïðÿìî çì³ùåíîãî áàçî-åì³òåðíîãî p-n ïåðåõîäó);

l

âèõ³äí³ – 

( )

const

I

U

f

I

Á

ÊÅ

Ê

=

=

(ïðè I

Á 

=

0 ôàêòè÷íî ìàºìî ÂÀÕ çâîðîòíî çì³ùåíîãî áàçî-êîëåêòîðíî-

ãî p-n ïåðåõîäó).

I

*

Ê0

I

Ê

U

ÊÅ

 I

Á

 = 0

I

Á

 > 0

I

Á

U

ÁÅ

U

ÊÅ

=5 

Â

U

ÊÅ

=0

à)                                            á)

Ðèñ. 2.16 – ÂÀÕ òðàíçèñòîðà, óâ³ìêíåíîãî çà ñõåìîþ ç ÑÅ: à) âõ³äí³; á) âèõ³äí³

38

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Âèõ³äí³ ÂÀÕ ñõåìè ç ÑÅ äîñèòü òî÷íî ìîæíà îïèñàòè âèðàçîì:

)

1

(

1

1

0

α

+

α

+

α

α

=

K

Ê

Ê

Á

Ê

r

U

I

I

I

                               (2.9)

àáî

,

*

*

0

Ê

Ê

Ê

Á

Ê

r

U

I

I

I

+

+

β

=

                                   (2.10)

äå

( )

( )

.

1

;

1

*

0

*

0

+

β

=

+

β

=

K

Ê

Ê

Ê

r

r

I

I

                           (2.11)

Âèõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè ñõåìè ç ÑÅ ìàþòü á³ëüøèé íàõèë, í³æ ó ñõåìè

ç ÑÁ (öå ïîÿñíþºòüñÿ ñèëüí³øèì âïëèâîì êîëåêòîðíî¿ íàïðóãè íà ïåðå-

äàòí³ñòü ñòðóì󠖠íà êîåô³ö³ºíò 

b

), âõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè á³ëüø ë³í³éí³.

ÂÀÕ ñõåìè ç ÑÊ ñõîæ³ ç õàðàêòåðèñòèêàìè ñõåìè ç ÑÅ, òîìó ùî â îáîõ

ñõåìàõ âõ³äíèì º ñòðóì áàçè, à âèõ³äí³ ñòðóìè (I

Å

 àáî I

Ê

) â³äð³çíÿþòüñÿ

íåçíà÷íî. Òîìó ïðè ïðàêòè÷íèõ ðîçðàõóíêàõ âèõ³äí³ ÂÀÕ ñõåìè ç ÑÅ ìîæ-

íà âèêîðèñòîâóâàòè ÿê âèõ³äí³ ÂÀÕ ñõåìè ç ÑÊ, ÿêùî çàì³íèòè ñòðóì

êîëåêòîðà íà ñòðóì åì³òåðà.

Âèðàçè äëÿ ñòàòè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê ñõåìè ç ÑÊ ìàþòü òàêèé âèãëÿä:

l

âõ³äíࠖ            

( )

const

U

U

f

I

ÊÅ

ÁÅ

Á

=

=

;

l

âèõ³äíࠖ           

( )

const

I

U

f

I

Á

ÊÅ

Å

=

=

.

Ïîð³âíþþ÷è ñòàòè÷í³ õàðàêòåðèñòèêè á³ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà ç õà-

ðàêòåðèñòèêàìè ã³ïîòåòè÷íîãî ï³äñèëþþ÷îãî åëåìåíòà (äèâ. ðèñ. 2.10)

ìè áà÷èìî, ùî òðàíçèñòîð äàëåêî íå ³äåàëüíèé åëåìåíò.

Éîãî âõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè íå º ïðÿìèìè, ùî ïî÷èíàþòüñÿ ç íóëÿ

(êð³ì òîãî, ¿õ ïîëîæåííÿ çàëåæèòü â³ä íàïðóãè ó ñèëîâîìó êîë³ òðàíçèñ-

òîðà), à º, øâèäøå, åêñïîíåíòàìè (ÿê³ ç äîïóùåííÿìè ìîæíà ââàæàòè

çà ïðÿì³, çì³ùåí³ â³äíîñíî íóëÿ íà äåÿêå çíà÷åííÿ íàïðóãè). Öå âèêëþ-

÷ຠìîæëèâ³ñòü ï³äñèëåííÿ ñèãíàë³â, ìåíøèõ çà 

j

ê

 (äèâ. ðèñ. 1.7).

Âèõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè íå ïàðàëåëüí³ îñ³ íàïðóã (ìàþòü äåÿêèé íà-

õèë: ó ñõåìè ç ÑÅ á³ëüøèé, í³æ ó ñõåìè ç ÑÁ), à òàêîæ, ðåàëüíî, íå-

ð³âíîì³ðíî ðîçì³ùóþòüñÿ çàëåæíî â³ä ð³âíîì³ðíèõ çì³í ²

Á 

àáî ²

Å

 (íà-

ïðèêëàä, êîåô³ö³ºíò 

b

 – âåëè÷èíà íåïîñò³éíà äëÿ ð³çíèõ çíà÷åíü ²

Å

).

Á³ëüøå òîãî, âèõ³äí³ õàðàêòåðèñòèêè ñõåìè ç ÑÅ ïî÷èíàþòüñÿ íå â³ä

39

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

îñ³ ²

Ê

, ÷åðåç ùî, ïðè ìàëèõ íàïðóãàõ U

ÊÅ 

ñòðóì I

Ê 

¹

b

²

Á 

³ òðàíçèñòîð

âòðà÷ຠêåðîâàí³ñòü.

Òàêîæ ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî, ÿê ³ ó âñ³õ ÍÏ ïðèëàä³â, ïàðàìåòðè òðàí-

çèñòîðà (à îòæå, ³ ïîëîæåííÿ éîãî õàðàêòåðèñòèê) çíà÷íîþ ì³ðîþ çà-

ëåæàòü â³ä òåìïåðàòóðè òà ð³çíÿòüñÿ ó ð³çíèõ åêçåìïëÿð³â òðàíçèñòî-

ð³â íàâ³òü îäíîãî òèïó.

Òèì íå ìåíøå, ö³ åëåêòðîíí³ ïðèëàäè ÿêíàéøèðøå âèêîðèñòîâóþòüñÿ

äëÿ ðåàë³çàö³¿ êîíêðåòíèõ ï³äñèëþâà÷³â, à ¿õíÿ íå³äåàëüí³ñòü êîìïåíñóºòü-

ñÿ äî íåîáõ³äíèõ çíà÷åíü â³äïîâ³äíèìè ñõåìîòåõí³÷íèìè ïðèéîìàìè.

2.4.3. Á³ïîëÿðíèé òðàíçèñòîð ÿê àêòèâíèé ÷îòèðèïîëþñíèê

(h-ïàðàìåòðè)

Ñòàòè÷í³ ÂÀÕ âèêîðèñòîâóþòüñÿ ïðè ðîçðàõóíêàõ åëåêòðîííèõ ñõåì

³ç âåëèêèìè ð³âíÿìè âõ³äíèõ ñèãíàë³â. ßêùî ð³âåíü âõ³äíîãî ñèãíàëó ìà-

ëèé ³ òðàíçèñòîð ïðàöþº íà ë³í³éí³é ä³ëÿíö³ ÂÀÕ (ðîáîòà ó ðåæèì³ ìàëîãî

ñèãíàëó), éîãî ìîæíà ïîäàòè ÿê àêòèâíèé ë³í³éíèé åëåìåíò (÷îòèðèïî-

ëþñíèê), çîáðàæåíèé íà ðèñ. 2.17.

Âåëè÷èíè U

1

, I

1

 º âõ³äíèìè, à U

2

, I

2

–

âèõ³äíèìè. Ïðè àíàë³ç³ ðîáîòè ÷î-

òèðèïîëþñíèêà  äâà  ïàðàìåòðè  âè-

áèðàþòüñÿ ÿê íåçàëåæí³ çì³íí³, à äâà

³íø³ º ¿õí³ìè ë³í³éíèìè ôóíêö³ÿìè. Ó

çâ’ÿçêó ç öèì ðîáîòó ÷îòèðèïîëþñíèêà ìîæíà îõàðàêòåðèçóâàòè ø³ñòüìà

ñèñòåìàìè ë³í³éíèõ ð³âíÿíü, êîæíà ç ÿêèõ ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ ð³âíÿíü.

Íàé÷àñò³øå âèêîðèñòîâóºòüñÿ ñèñòåìà ð³âíÿíü, ó ÿê³é íåçàëåæíèìè

çì³ííèìè âåëè÷èíàìè º âõ³äíèé ñòðóì I

1

 òà âèõ³äíà íàïðóãà U

2 

:

(

)

(

)

.

,

,

2

1

2

2

1

1

⎩

⎨

⎧

=

=

è

³

f

³

è

³

f

è

                                              (2.12)

²ç ñèñòåìè ð³âíÿíü (2.12) ìîæíà çíàéòè ïîâí³ äèôåðåíö³àëè ôóíêö³é

è

1

 òà i

2

:

.

2

2

2

1

1

2

2

2

2

1

1

1

1

1

⎪

⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

∂

∂

+

∂

∂

=

∂

∂

+

∂

∂

=

du

u

i

di

i

i

di

du

u

u

di

i

u

dè

                                    (2.13)

U

2

U

1

I

2

I

1

Ðèñ. 2.17 – Àêòèâíèé

ë³í³éíèé ÷îòèðèïîëþñíèê

40

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

 ßêùî çàì³íèòè äèôåðåíö³àëè ôóíêö³é íåçíà÷íèìè ïðèðîñòàìè àìïë³-

òóäíèõ çíà÷åíü ñòðóì³â (di = 

D

I) òà íàïðóã  (du = 

D

U) ³ ââåñòè íîâ³

ïîçíà÷åííÿ äëÿ ÷àñòèííèõ ïîõ³äíèõ, òî ñèñòåìà ð³âíÿíü (2.13) ìàòèìå

âèãëÿä:

.

2

22

1

21

2

2

12

1

11

1

⎩

⎨

⎧

∆

+

∆

=

∆

∆

+

∆

=

∆

U

h

I

h

I

U

h

I

h

U

                                    (2.14)

Çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíò³â h çíàõîäÿòü ïðè ñòâîðåíí³ ðåæèì³â õîëîñòîãî

õîäó (Õ.Õ.) íà âõîä³ ÷îòèðèïîëþñíèêà ³ êîðîòêîãî çàìèêàííÿ (Ê.Ç.) íà

âèõîä³ çà çì³ííîþ ñêëàäîâîþ ñòðóìó.

²ç ðåæèìó Õ.Õ. íà âõîä³, êîëè 

0

,

0

1

1

=

∆

=

I

I

, ìîæóòü áóòè âèçíà-

÷åí³:

0

1

2

1

12

=

∆

∆

=

²

U

U

h

 – êîåô³ö³ºíò çâîðîòíîãî çâ’ÿçêó çà íàïðóãîþ;

0

1

2

2

22

=

∆

∆

=

²

U

I

h

 – âèõ³äíà ïðîâ³äí³ñòü òðàíçèñòîðà.

²ç ðåæèìó Ê.Ç. íà âèõîä³, êîëè 

0

2

=

U

, ìîæíà âèçíà÷èòè:

0

2

1

1

11

=

∆

∆

=

U

I

U

h

 – âõ³äíèé îï³ð òðàíçèñòîðà;

0

2

1

2

21

=

∆

∆

=

U

I

I

h

 – êîåô³ö³ºíò ïåðåäà÷³ çà ñòðóìîì.

Ñèñòåìà ð³âíÿíü (2.14) íàçèâàºòüñÿ ñèñòåìîþ h-ïàðàìåòð³â. Çíà-

÷åííÿ h-ïàðàìåòð³â íàâîäÿòüñÿ ó äîâ³äíèêîâèõ ìàòåð³àëàõ íà òðàíçèñ-

òîðè. Çàëåæíî â³ä ñõåìè âìèêàííÿ òðàíçèñòîðà  h-ïàðàìåòðè ìàþòü

ð³çí³ çíà÷åííÿ. Òîìó âîíè ïîçíà÷àþòüñÿ â³äïîâ³äíîþ ë³òåðîþ â ³íäåêñ³

(íàïðèêëàä, äëÿ ñõåìè ç ÑÅ – h

11Å

, ç ÑÁ – h

11Á

, ç ÑÊ – h

11Ê

 ³ ò.ï.).

Ïåðåâàãîþ ñèñòåìè h-ïàðàìåòð³â º ïîð³âíÿíà ïðîñòîòà áåçïîñåðåä-

íüîãî âèì³ðþâàííÿ çíà÷åíü êîåô³ö³ºíò³â h (äëÿ îòðèìàííÿ ¿õ åêñïåðè-

ìåíòàëüíèõ çíà÷åíü).

Òàê,  ðåæèì  Õ.Õ.  íà  âõîä³  òðàíçèñòîðà  (çà  çì³ííèì  ñòðóìîì)

çä³éñíþºòüñÿ âìèêàííÿì ó âõ³äíå êîëî òðàíçèñòîðà äðîñåëÿ ç âåëè-

êîþ ³íäóêòèâí³ñòþ (

w

L

® ¥

), à ðåæèì Ê.Ç. – øëÿõîì âìèêàííÿ ïàðà-

ëåëüíî âèõ³äíîìó êîëó òðàíçèñòîðà êîíäåíñàòîðà âåëèêî¿ ºìíîñò³

(1/

w

Ñ

®

0).