Файл: Electron_SE.pdf

41

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

Ñõåìà çàì³ùåííÿ òðàí-

çèñòîðà çà  h-ïàðàìåòðàìè

çîáðàæåíà íà ðèñ. 2.18.

Ïðè ðîçðàõóíêàõ òàêîæ

âèêîðèñòîâóºòüñÿ ô³çè÷íà

Ò-ïîä³áíà  ìîäåëü  òðàí-

çèñòîðà.

Íà ðèñ. 2.19 çîáðàæåíà

òàêà ìîäåëü äëÿ ñõåìè ç ÑÅ.

Òóò ïðèéíÿò³ íàñòóïí³ ïî-

çíà÷åííÿ:

r

Á

 – îᒺìíèé îï³ð áàçè

òðàíçèñòîðà;

r

Å

 – ïðÿìèé îï³ð åì³òåð-

íîãî ïåðåõîäó;

r

Ê(Å)

 – çâîðîòíèé îï³ð êî-

ëåêòîðíîãî ïåðåõîäó;

b

 – êîåô³ö³ºíò ïåðåäà÷³

çà  ñòðóìîì.

²ñíóº çâ’ÿçîê ì³æ ô³çè÷íèìè òà h-ïàðàìåòðàìè. Òàê, äëÿ ñõåìè ç ÑÅ

ìàºìî

( )

1

)

(

12

+

β

=

Å

Ê

Å

Å

r

r

h

;                                        (2.15)

( )

1

1

)

(

22

+

β

=

Å

Ê

Å

r

h

;                                       (2.16)

( )

1

11

+

β

+

=

Å

Á

Å

r

r

h

;                                     (2.17)

β

≈

Å

h

21

.                                                   (2.18)

Ïðè ðîçðàõóíêàõ ïðèñòðî¿â íà á³ïîëÿðíèõ òðàíçèñòîðàõ h-ïàðàìåò-

ðè âèêîðèñòîâóþòüñÿ ÿê îñíîâí³.

 2.4.4. Îñíîâí³ ðåæèìè ðîáîòè á³ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà

Íåçàëåæíî â³ä ñõåìè âìèêàííÿ á³ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà â³í ìîæå

ïðàöþâàòè ó òðüîõ îñíîâíèõ ðåæèìàõ, ùî âèçíà÷àþòüñÿ ïîëÿðí³ñòþ

íàïðóãè íà åì³òåðíîìó U

Å

 òà êîëåêòîðíîìó U

Ê

 ïåðåõîäàõ:

r

Å

r

Ê(Å)

r

Á

∆

I

Á

β

U

1

I

Å

I

Á

I

Ê

U

2

Ðèñ. 2.19 – Ò-ïîä³áíà ñõåìà çàì³ùåííÿ

òðàíçèñòîðà

h

22

h

11

h

21

∆

I

1

∆

U

2

h

12

U

1

I

2

U

2

I

1

Ðèñ. 2.18 – Ñõåìà çàì³ùåííÿ òðàíçèñòîðà

çà h-ïàðàìåòðàìè

42

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

l

ðåæèì â³äòèíàííÿ (U

Å 

< 0, U

Ê 

< 0);

l

àêòèâíèé ðåæèì (U

Å 

> 0, U

Ê 

< 0);

l

ðåæèì íàñè÷åííÿ (U

Å 

> 0, U

Ê 

> 0).

Ó ðåæèì³ íàñè÷åííÿ, ÿêèé íàñòຠïðè âåëèêîìó â³äï³ðíîìó âõ³äíî-

ìó ñèãíàë³, êîëåêòîðíèé òà åì³òåðíèé ïåðåõîäè çì³ùåí³ ó ïðÿìîìó

íàïðÿìêó, òðàíçèñòîð ïîâí³ñòþ â³äêðèòèé ³ éîãî ñòðóì 

í

Ç

ò

R

U

I

/

ð

=

,

òîáòî çàëåæèòü ò³ëüêè â³ä îïîðó íàâàíòàæåííÿ

í

R

 òà çîâí³øíüî¿ íàïðóãè

Ç

U

(âèõ³äíèé îï³ð òðàíçèñòîðà çíèæóºòüñÿ äî äóæå ìàëî¿ âåëè÷èíè).

Ó ðåæèì³ â³äòèíàííÿ, ùî íàñòຠç ïîäàííÿì äî âõ³äíîãî êîëà òðàí-

çèñòîðà ñèãíàëó, ÿêèé çàáåçïå÷óº ïîâíå çàïèðàííÿ ïðèëàäó, îáèäâà ïåðå-

õîäè çì³ùåí³ ó çâîðîòíîìó íàïðÿìêó (çàêðèòèé ñòàí òðàíçèñòîðà). Ïðè

öüîìó ó âèõ³äíîìó êîë³ ïðîò³êຠñòðóì, ùî º çâîðîòíèì ñòðóìîì åì³-

òåðíîãî òà êîëåêòîðíîãî ïåðåõîä³â, à îï³ð òðàíçèñòîðà âèñîêèé.

Àêòèâíèé ðåæèì º ïðîì³æíèì. Ó íüîìó åì³òåðíèé ïåðåõ³ä çì³ùå-

íèé ó ïðÿìîìó íàïðÿìêó, à êîëåêòîðíè頖 ó çâîðîòíîìó. Òðàíçèñòîð ó

öüîìó ðåæèì³ ïðàöþº ÿê ï³äñèëþâà÷ ñèãíàëó: çì³íàì âõ³äíîãî ñèãíàëó

òóò â³äïîâ³äàþòü ïðîïîðö³éí³ çì³íè âèõ³äíîãî.

Ðåæèì ðîáîòè, ó ÿêîìó òðàíçèñòîð òðèâàëèé ÷àñ çíàõîäèòüñÿ â ðåæè-

ìàõ â³äòèíàííÿ àáî íàñè÷åííÿ, íàçèâàºòüñÿ êëþ÷îâèì ðåæèìîì.

Ðîçãëÿíåìî íàâåäåí³ âèùå ðåæèìè ðîáîòè òðàíçèñòîðà íà ïðèêëàä³

éîãî âìèêàííÿ çà ñõåìîþ ç ÑÅ, çîáðàæåíîþ íà ðèñ. 2.20. Òóò:

Á

ÁÅ

Á

Á

R

U

U

I =

;                   (2.19)

Á

Ê

I

I

β

=

;                      (2.20)

Ê

Ê

Ê

ÊÅ

âèõ

R

I

E

U

U

=

=

,     (2.21)

äå  R

Á

,  R

Ê

  –  áàçîâå òà  êîëåêòîðíå  íà-

âàíòàæåííÿ, U

ÊÅ

 – íàïðóãà ì³æ êîëåê-

òîðîì òà åì³òåðîì, Å

Ê

 – å.ä.ñ. äæåðå-

ëà æèâëåííÿ.

гâíÿííÿ (2.21) õàðàêòåðèçóº çâ’ÿçîê

âèõ³äíî¿ íàïðóãè ç âõ³äíèì ñòðóìîì ³

íàçèâàºòüñÿ  äèíàì³÷íîþ  âèõ³äíîþ

õàðàêòåðèñòèêîþ  òðàíçèñòîðà  àáî

ë³í³ºþ  íàâàíòàæåííÿ.

Å

Ê

U

Á

U

ÁÅ

U

ÊÅ

VT1

+

+

⎯

⎯

R

Ê

R

Á

I

Ê

I

Á

Ðèñ. 2.20 – Ñõåìà âìèêàííÿ

òðàíçèñòîðà ç ÑÅ

43

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

Íà ñ³ì’¿ âèõ³äíèõ ñòàòè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê ïîáóäóºìî ë³í³þ íàâàí-

òàæåííÿ, ÿê ïîêàçàíî íà ðèñ. 2.21. Äëÿ öüîãî ðîçãëÿíåìî ðåæèìè õîëîñ-

òîãî õîäó (Õ.Õ.) òà êîðîòêîãî çàìèêàííÿ (Ê.Ç.).

Äëÿ ðåæèìó Õ.Õ.:

ÿêùî I

Ê 

= 0, òî U

ÊÅ

 = Å

Ê

 .

Äëÿ ðåæèìó Ê.Ç.:
ÿêùî U

ÊÅ

 = 0, òî I

Ê 

= 

Ê

Ê

R

Å

.

 Òî÷êè ïåðåòèíó ë³í³¿ íàâàí-

òàæåííÿ ç áóäü-ÿêîþ ÂÀÕ íà-

çèâàþòüñÿ ðîáî÷èìè òî÷êà-

ìè ³ â³äïîâ³äàþòü ïåâíèì çíà-

÷åííÿì âèõ³äíîãî ñòðóìó òà

âèõ³äíî¿ íàïðóãè. ßêùî, íà-

ïðèêëàä,  I

Á 

=  I

0Á

,  òî  öüîìó

â³äïîâ³äຠòî÷êà Ð, äëÿ ÿêî¿

U

âèõ

 = U

0Ê 

, I

âèõ 

= I

0Ê

.

Êîëè ðîáî÷à òî÷êà ëåæèòü ó ìåæàõ â³äð³çêà àá, òðàíçèñòîð ïðàöþº

ó àêòèâíîìó (ï³äñèëþâàëüíîìó) ðåæèì³, äå çì³íàì âõ³äíîãî ñèãíàëó

â³äïîâ³äàþòü ïðîïîðö³éí³ çì³íè âèõ³äíîãî.

ßêùî ðîáî÷ó òî÷êó íàìàãàòèñÿ çàäàòè íèæ÷å òî÷êè á, òðàíçèñòîð

ïåðåõîäèòü äî ðåæèìó â³äòèíàíííÿ, ÿêîìó â³äïîâ³äຠâëàñíå òî÷êà á

(òðàíçèñòîð òóò â³äòèíຠïðîò³êàííÿ ñòðóìó ó ñèëîâîìó êîë³).

ßêùî æ ðîáî÷ó òî÷êó çàäàâàòè âèùå òî÷êè à – òðàíçèñòîð çíàõî-

äèòüñÿ ó ðåæèì³ íàñè÷åííÿ, ÿêîìó ³ â³äïîâ³äຠòî÷êà à.

Âçàãàë³ ðåæèìîì íàñè÷åííÿ íàçèâàþòü òàêèé ðåæèì, êîëè ïîäàëü-

øîìó çá³ëüøåííþ âõ³äí䳿 íå â³äïîâ³äຠçá³ëüøåííÿ âèõ³äíî¿ ðåàêö³¿,

ùî äîñÿãëà äåÿêîãî çíà÷åííÿ.

Ó ðåæèì³ íàñè÷åííÿ ÷åðåç òðàíçèñòîð ïðîò³êຠñòðóì

Ê

Ê

ÊÍ

R

E

I

=

.                                                 (2.22)

Äëÿ òîãî ùîá òðàíçèñòîð óâ³éøîâ äî ðåæèìó íàñè÷åííÿ, íåîáõ³äíî

çàáåçïå÷èòè ñòðóì áàçè íå ìåíøèé çà 

β

=

ÊÍ

ÁÍ

I

I

.

Ñòóï³íü íàñè÷åííÿ õàðàêòåðèçóºòüñÿ êîåô³ö³ºíòîì íàñè÷åííÿ

Ê

Ê

R

Å

á

a

P

I

0

Ê

U

0

Ê

Ð

Ê

E

Ê

I

*

Ê0

I

Ê

U

ÊÅ

çîíà â³äòèíàííÿ

I

0

Á

I

Á1

I

Á

 = 0

I

Á3

I

Á2

çîíà íàñè÷åííÿ

àêòèâíèé ðåæèì

U

ÊÅ

 max

I

Ê

 max

Ðèñ. 2.21 – Âèõ³äíà äèíàì³÷íà

õàðàêòåðèñòèêà òðàíçèñòîðà

44

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

,

1

 >

I

I

S

ÁÍ

Á

=

(òîìó ùî òóò ²

Á

>²

ÁÍ

). 

                      (2.23)

Ó àêòèâíîìó ðåæèì³ S < 1.

óäðàâë³÷íîþ ìîäåëëþ òðàíçèñòîðà ìîæå ñëóãóâàòè çâè÷àéíèé

âîäîïðîâ³äíèé êðàí. ßêùî â³í çàêðèòèé, òî â³äòèíຠñïîæèâà÷à â³ä ìå-

ðåæ³ ³ çíàõîäèòüñÿ ï³ä ä³ºþ ¿¿ òèñêó. Ó öüîìó ñòàí³ ÷åðåç íüîãî ìîæå

ïðîò³êàòè ëèøå íåçíà÷íèé ñòðóì³íü ð³äèíè, ùî º ïîêàçíèêîì ÿêîñò³ êðàíó.

Íåçíà÷íå çóñèëëÿ (êåðóþ÷èé ñèãíàë) íà ðó÷êó êðàíó (íà åëåìåíò êåðó-

âàííÿ) â³äêðèâຠéîãî ³ ïîòóæí³ñòü ñòðóìåíþ ð³äèíè, ùî òå÷å òåïåð äî

ñïîæèâà÷à, ñòຠïðîïîðö³éíîþ ñòóïåíþ â³äêðèòòÿ – çíà÷åííþ âõ³äíî¿

䳿. ßêùî êðàí â³äêðèòè ïîâí³ñòþ, òî, íåçàëåæíî â³ä ïîäàëüøî¿ â³äêðè-

âàþ÷䳿 íà éîãî åëåìåíò êåðóâàííÿ, ÷åðåç íüîãî áóäå ïðîò³êàòè íå-

çì³ííèé ñòðóì³íü ð³äèíè, çóìîâëåíèé òèñêîì ìåðåæ³. Öåé ñòðóì³íü äåùî

ìåíøèé çà òîé, ùî ïðîò³êàâ áè ç òðóáè áåç êðàíà, çà ðàõóíîê äåÿêîãî

ïàä³ííÿ òèñêó íà îñòàííüîìó, áî êðàí ñòâîðþº îï³ð ïðîò³êàííþ ð³äèíè.

Äî îñíîâíèõ ïàðàìåòð³â á³ïîëÿðíèõ òðàíçèñòîð³â íàëåæàòü:

– ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìèé ñòðóì êîëåêòîðà I

Êmax

, ùî, â îñíîâíî-

ìó,  âèçíà÷àºòüñÿ  ïåðåòèíîì  âèâîä³â  â³ä  êðèñòàëó  ÍÏ,  ñòàíîâèòü

(0,01

¸

100) À;

– äîïóñòèìà ðîáî÷à íàïðóãà U

ÊÅmax

, ùî âèçíà÷àºòüñÿ íàïðóãîþ ëàâèí-

íîãî ïðîáîþ êîëåêòîðíîãî ïåðåõîäó, ñòàíîâèòü (20

¸

1000) Â;

– êîåô³ö³ºíò ïåðåäà÷³ ñòðóìó 

b

, ñòàíîâèòü â³ä îäèíèöü äî ñîòåíü;

– äîïóñòèìà ïîòóæí³ñòü íà êîëåêòîð³ P

Ê

=

I

Ê

U

ÊE

 (ÿêùî P

Ê 

< 0,3 Âò, òî

ìàºìî òðàíçèñòîð ìàëî¿ ïîòóæíîñò³, ÿêùî P

Ê 

= 0,3

¸

1,5 Âò – ñåðåäíüî¿

ïîòóæíîñò³, ÿêùî P

Ê 

>1,5 Âò – âåëèêî¿ ïîòóæíîñò³), çà ¿¿ ïåðåâèùåííÿ

êðèñòàë ðîçïëàâèòüñÿ.

2.4.5. Ñêëàäåí³ òðàíçèñòîðè

Äëÿ çíà÷íîãî ï³äâèùåííÿ êîåô³ö³ºíòà ï³äñèëåííÿ çà ñòðóìîì çàñòîñî-

âóþòü êîìá³íàö³¿ ç äâîõ ³ á³ëüøå òðàíçèñòîð³â, ç’ºäíàíèõ òàê, ùî ó ö³ëîìó

êîíñòðóêö³ÿ, ÿê ³ îäèíî÷íèé òðàíçèñòîð, ìຠòðè çîâí³øí³õ âèâîäè ³ íàçè-

âàºòüñÿ  ñêëàäåíèì  òðàíçèñòîðîì.

Ñõåìà ñêëàäåíîãî òðàíçèñòîðà, âèêîíàíîãî íà òðàíçèñòîðàõ îäíîãî

òèïó ïðîâ³äíîñò³, íàâåäåíà íà ðèñ. 2.22,à. ¯¿ ùå íàçèâàþòü ñõåìîþ Äàð-

ë³íãòîíà.

45

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

R2

VT1

Á

Ê

Å

VT2

VT1

Á

Ê

Å

VT2

R1

VD

10 

êÎì

60 

êÎì

â > 

750

ÊÒ829

à)                                                     á)

Ðèñ. 2.22 – Ñêëàäåíèé òðàíçèñòîð çà ñõåìîþ Äàðë³íãòîíà

Òóò âõ³äíèé ñòðóì º ñòðóìîì áàçè ïåðøîãî òðàíçèñòîðà. Ï³ñëÿ ï³äñè-

ëåííÿ îñòàíí³ì ó 

b

1

 ðàç³â â³í ïîäàºòüñÿ ó áàçó äðóãîãî òðàíçèñòîðà,

ÿêèì ï³äñèëþºòüñÿ ùå â 

b

2

 ðàç³â. Ó ðåçóëüòàò³ çàãàëüíèé êîåô³ö³ºíò

ï³äñèëåííÿ çà ñòðóìîì ñòàíîâèòü

b

=

b

1

b

2

.

Òàêó ñõåìó øèðîêî çàñòîñîâóþòü ÿê ó äèñêðåòíîìó âèêîíàíí³, òàê ³

â ³íòåãðàëüíîìó. Íà ðèñ. 2.22,á, íàïðèêëàä, íàâåäåíî åêâ³âàëåíòíó ñõå-

ìó ïîòóæíîãî òðàíçèñòîðà ÊÒ829, ùî ìຠ

b

>

750.

Òóò ðåçèñòîðè R

1

 ³ R

2

 çàáåçïå÷óþòü â³äâåäåííÿ â³ä áàçè çâîðîòíîãî

ñòðóìó êîëåêòîðíèõ ïåðåõîä³â, à ä³îä VD çàõèùຠñòðóêòóðó â³ä ä³¿

çâîðîòíî¿ íàïðóãè.

Ñõåìà ñêëàäåíîãî òðàíçèñòîðà, âè-

êîíàíîãî íà òðàíçèñòîðàõ ð³çíîãî òèïó

ïðîâ³äíîñò³  –  ñõåìà  Øèêëà¿,  íàâå-

äåíà íà ðèñ. 2.23. ¯¿ îñîáëèâ³ñòþ º òå,

ùî òèï ïðîâ³äíîñò³ êîíñòðóêö³¿ â ö³ëî-

ìó  âèçíà÷àºòüñÿ  òèïîì  ïðîâ³äíîñò³

ïåðøîãî òðàíçèñòîðà. Òàê, ó äàíîìó

ðàç³ ìè ìàºìî åêâ³âàëåíò òðàíçèñòî-

ðà ï-ð-ï òèïó (íåçâàæàþ÷è íà òå, ùî

íà âèõîä³ âñòàíîâëåíî òðàíçèñòîð VÒ2

ð-ï-ð  òèï󠠖  éîãî  åì³òåð  º  êîëåêòî-

ðîì,  à  êîëåêòî𠠖  åì³òåðîì  ñêëàäå-

íîãî òðàíçèñòîðà).

VT1

Á

Ê

Å

VT2

Ðèñ. 2.23 – Ñêëàäåíèé

òðàíçèñòîð çà ñõåìîþ Øèêëà¿