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:

U_вх=r₁₁I_вх+r₁₂I_вых; U_вых=r₂₁I_вх+r₂₂I_вых.

U_вх и I_вх через U₁ и I₁, а U_вых и I_вых 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 E_Г= (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: I_Г=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).

Основные параметры биполярных транзисторов.

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

К электрическим параметрам относятся:

граничная частота f_Гр при заданных напряжении U_кэ и токе эмиттера;

статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ h_21Э при заданных напряжении U_кэ и I_э;

обратные токи переходов I_{кб 0}, I_{эб 0} при заданных обратных напряжениях соответственно U_кб и U_эб;

обратный ток коллекторного перехода I_кэR при заданных напряжении U_кэ и сопротивлении R_бэ резистора, включенного между базой и эмиттером;

емкости переходов С_э, С_к при заданных обратных напряжениях (емкость С_э часто приводится также при U_бэ=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 τ_к при заданных напряжении U_кб, токе I_э и частоте f, а также максимальная частота генерации f_max при заданных напряжении U_кб, токе I_э.

Зная значение τ_к, можно оценить коэффициент обратной связи | h_21Э (f)|= 2 π f τ_к.

Для переключающих и импульсных транзисторов указывают напряжения в режиме насыщения U_{бэ нас}, и U_{кэ нас}, и время рассасывания t_рас, при заданных токах I_{к нас}, и I_Б.

ü Под током I_Б надо понимать включающий ток базы I_Б1. Запирающий ток I_Б2, если он не указан особо, равен току I_Б1.

Для СВЧ-транзисторов часто указывают коэффициент усиления мощности К_Р 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 U_{кб max}, U_{эб max}, максимально допустимое напряжение U_{кэ max} в схеме ОЭ при заданном сопротивлении R_бэ внешнего резистора, подключенного между базой и эмиттером;

максимально допустимая рассеиваемая мощность P _max;

максимально допустимый ток коллектора I_{к max};

максимально допустимая температура корпуса T_Кmax.

Помимо этого указывается диапазон рабочих температур.

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

Ток включ. I_вкл – 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 I_у.вкл – наименьший I в цепи управляющего вывода, кот. обеспечивает переключение Т в откр. сост. при данном U на Т.

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

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

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

Время выключения t_выкл – 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.

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. U_э, не превышающих величины внутреннего напряжения U_эБ1. Этому режиму соотв. участок хар-ки А-Б на рис. 2, аналогичный хар-ке обрат. вкл. р-п перехода.

При напряж на вх. U_э=U_эБ1 переход отпирается. Падающий участок ВАХ соответств. резкому падению напряж. на вх. U_э при возрастающем токе I_э (участок Б-В на рис. 2). Напряжение в точке максимума определяется из выражения U_max ≈ (E_б·R1) / (R1+R2).