x

 

Биполярные транзисторы

 

  Транзисторы разделяются на типы (подтипы) по классификационным параметрам. Например, маломощные низкочастотные и среднечастотные транзисторы классифицируются по таким параметрам, как коэффициент усиления по току и предельная частота усиления или генерации. В отдельных случаях особо выделяют шумы преимущественно первых каскадов, работающих на малых сигналах. На высокой частоте коэффициенты усиления тока становятся комплексными величинами (так же как и другие Н-параметры). Усилительные свойства транзисторов на высокой частоте характеризуются модулем коэффициента усиления тока (альфа)|, |H21б| или |В]. Частота, на которой значение |H21б| уменьшается на 3 дБ (около 30%) по сравнению с |H21б|, измеренным на низкой частоте, называется предельной частотой усиления тока f„.

Модуль усиления тока в схеме ОЭ уменьшается с ростом частоты более заметно, чем в схеме ОБ. В некоторой области частот параметр |H21б| обратно пропорционален частоте: |H21э|=Fт/F. Частота Fт, — граничная частота усиления тока базы. На этой частоте модуль |H21э| равен 1. Имеет место приближенное соотношение: fа=mFт, где т=2 для бездрейфовых m =1,6 для дрейфовых транзисторов.

К малосигнальным параметрам относятся также емкости переходов транзистора. Емкость коллекторного перехода С, — емкость, измеренная между коллекторным и базовым выводами транзистора при отключенном эмиттере и обратном смещении на коллекторе. Емкость эмиттерного перехода С, — емкость, измеренная между выводами эмиттера и базы при отключенном коллекторе и обратном смещении на эмиттере. Значения емкостей Сk и С, зависят от приложенного напряжения. Если, например, указано значение Ск при напряжении U, то емкость Сkx при напряжении U, можно найти из приближенной формулы: Сkx = Ck(U/Ux)m, где m определяется таким же образом, как и в формуле (4.5).

Максимальная частота генерации F макс — наибольшая частота автоколебаний в генераторе на транзисторе. С достаточной точностью можно считать, что Fмакс — частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности равен единице. Она связана с другими параметрами малого сигнала приближенным соотношением:

Коэффициент шума Кш — отношение полной мощности шумов на выходе транзистора к части мощности, вызываемой тепловыми шумами сопротивления источника сигнала. Коэффициент шума выражается в децибелах. Его значение дается для определенного частотного диапазона. Для большинства транзисторов минимальные шумы наблюдаются при работе на частотах 1000...4000 Гц. На высоких и низких частотах шумы увеличиваются. Обычно минимальное значение Рш соответствует малым токам коллектора (0,1...0,5 мА) и малым коллекторным напряжениям (0,5...1,5 В). Шумы резко увеличиваются при повышении температуры. Приводимые в справочных данных значения Рш относятся к оптимальному внутреннему сопротивлению источника сигнала и режиму работы, которые и следует использовать при проектировании малошумящих усилителей.

Параметры большого сигнала характеризуют работу в режимах, при которых токи и напряжения между выводами транзистора меняются в широких пределах. Эти параметры используются для расчета ключевых схем, пред-оконечных и оконечных усилителей низкой и высокой частоты, автогенераторов. Статический коэффициент усиления по току: Вст=(Ik-Iko)/(Iб+Iko). В рассматриваемом случае ток коллектора Ik и ток базы Iб существенно превосходят тепловой ток коллектора Iko, поэтому на практике пользуются формулой: Вст=Ik/Iб

Статическая крутизна прямой передачи Sст — отношение постоянного тока коллектора к постоянному напряжению на входе транзистора. Параметр Sст используется для транзисторов средней и большой мощности, работающих в схемах, где источник входного сигнала имеет малое внутреннее сопротивление.

Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме насыщения Uкн измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов или определенной глубине насыщения. Глубина насыщения — это отношение прямого тока базы к току, при котором транзистор находится на границе насыщения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора в режиме насыщения Uбэн измеряется при тех же условиях, что и напряжение Uкн.

Время рассасывания Тр — интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса и моментом, когда напряжение на коллекторе достигает уровня (0,1...0,3)Ек (Ек — напряжение питания коллекторной цепи). Время рассасывания зависит от глубины насыщения транзистора и измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов.

Параметры предельных режимов работы. Максимальная мощность, рассеиваемая прибором — Pмакс. Так как в транзисторах подавляющая часть рассеиваемой мощности выделяется в области коллекторного перехода, то эта мощность практически равна Kмакс — максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе.

Максимальный ток коллектора Iк макс — определяет максимальный ток коллектора при максимальном напряжении на коллекторе и максимально допустимой рассеиваемой мощности.

Максимальное обратное напряжение между коллектором и базой транзистора Uкб макс - Этот параметр используется обычно для расчета режима работы запертого транзистора или при включении его по схеме ОБ и генератора тока в цепи эмиттера.

Максимальное обратное напряжение на переходе эмиттер—база Uэб макс. Этот параметр используется для расчета режима работы, когда на входе действует запирающее напряжение (усилители в режиме В, различные импульсные схемы).

Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ макс при условии короткого замыкания эмиттера с базой. В ряде случаев этот параметр приводится при условии включения между базой и эмиттером резистора заданного сопротивления.

Параметр Uкэ макс используется при расчетах режима работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и при отсутствии запирающего напряжения или когда оно мало, например, менее 1 В.

Максимальные значения токов, напряжений и мощности определяют границы области гарантированной надежности работы. Так как работа в предельном режиме соответствует самой низкой надежности, то использование предельных режимов в схемах, от которых требуется высокая надежность, не допускается.

Практика показывает, что при использовании полупроводниковых приборов в облегченных режимах надежность их работы повышается в десятки раз по сравнению с надежностью в предельном режиме.

Тепловые параметры полупроводниковых приборов устанавливают допустимые пределы или диапазоны температуры окружающей среды и самих приборов, при которых гарантируется их надежная работа.

 

 



Copyright © V.F.Gainutdinov, 2006 - 2016. Все права защищены.
Разрешается републикация материалов сайта в Интернете с обязательным указанием активной ссылки на сайт http://vicgain.sdot.ru и со ссылкой на автора материала (указание автора, его сайта).
Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Владелец данного сайта не несёт никакой ответственности за содержание расположенного здесь материала, а также за результаты использования информации, размещённой на этом сайте.