37 Введение

Учебное пособие Ч.2 представляет сборник задач, предназначенный для студентов радиотехнических специальностей по курсам «Электроника и микроэлектроника» и «Схемотехника аналоговых электронных устройств». Задачи подобраны в соответствии с рабочими программами указанных курсов.

Существующие пособия решения задач по полупроводниковым и усилительным устройствам [1;2] в значительной мере устарели и не отвечают требованиям новых образовательных стандартов. Автором сделана попытка объединения в едином пособии задач, содержание которых наиболее полно отражает практическую сторону проектирования усилительных устройств на полупроводниковых диодах и транзисторах.

Цель издания — научить студентов правильно применять электронные полупроводниковые приборы и проектировать электронные схемы. Тренировка обучаемого в решении достаточно большого количества задач позволит ему успешно преодолеть трудности, возникающие при изучении схемотехнических курсов. Решение задач поможет глубже понять физический смысл явлений, происходящих в полупроводниковых приборах, закрепить в памяти формулы, укрепить навыки практического применения теоретических знаний.

Пособие построено по принципу деления на темы. По каждой теме приведены решения нескольких типовых задач, а затем — задачи для самостоятельного решения. В тексте используется сквозная нумерация задач внутри каждой темы. После каждой темы рекомендуется проведение контрольной работы.

Пособие может быть полезно для студентов других приборостроительных специальностей. Может быть использовано преподавателями, ведущими занятия по соответствующим дисциплинам.

3. Физические параметры и эквивалентные схемы транзистора

Цель: углубленное изучение режимов работы транзистора (активный режим, режим отсечки, режим насыщения) и его эквивалентных схем через физические-параметры.

В активном режиме основными параметрами транзистора, характеризующими его работу на переменном токе, являются определенные в предыдущей работе дифференциальные параметры ,,,,и. Эти параметры, получившие название физических параметров транзистора, могут быть рассчитаны и достаточно точно проконтролированы в процессе изготовления транзистора. Используя их, можно составить Т-образную эквивалентную схему транзистора с ОБ для малых переменных составляющих токов и напряжений (рис. 3.3).

Следует учитывать, что Т-образная эквивалентная схема транзистора через его физические параметры является более наглядной. Однако представление транзистора в виде четырехполюсника через -параметры во многих случаях является более простым. Кроме того, эти параметры легко могут быть рассчитаны по характеристикам, приводимым в справочнике, или измерены экспериментально.

1. Примеры решения задач

Задача 3.1

Транзистор типа р-n-р включен по схеме с ОБ. Пояснить, в каком режиме работает транзистор, если:

а) напряжение база-эмиттер В,В;

б) напряжение база-эмиттер В,В;

в) напряжение база-эмиттер В,В;

Решение.На семействе выходных характеристик транзистора с ОБ (рис.3.1) выделяют три области:

I– активный режим, который соответствует закрытому коллекторному и открытому эмиттерному переходам ();

II– режим насыщения: оба перехода открыты ()

III– режим отсечки: оба перехода ()

В случае а) эмиттерный переход открыт, коллекторный закрыт — транзистор работает в активном режиме; б) режим отсечки — оба перехода закрыты; в) режим насыщения — оба перехода открыты.

Задача 3.2.Транзистор типа р-n-р включен по схеме с ОЭ. Напряжение база-эмитгерВ, напряжениеВ. Определитьи режим работы транзистора.

Решение.Из схемы включения транзистора с ОЭ (рис. 3.2.) по второму закону Кирхгофа.

Тогда В;В.

Транзистор работает в активном режиме, т.к.

Задача 3.3.Выразить дифференциальный коэффициенттранзистора через его физические параметры. Рассчитатьесли даноОм, IмА,,1/см.

Решение.— коэффициент обратной связи по напряжению, который определяется при холостом ходе на входе.

Так как этот коэффициент находится для схемы с ОБ, нарисуем эквивалентную схему (рис. 3.3).

согласно этой схеме коэффициент обратной связи по напряжению имеет вид:

для его нахождения запишем уравнения по второму закону Кирхгофа для входной и выходной цепи, т.е. для и:

.

Запишем эти уравнения через входные и выходные токи, исключив ток базы. Так как ,

.

Используя эти уравнения, выразим и через физические параметры транзистора:

Так как , то

Рассчитаем по имеющимся данным. Так как

Ом.

кОм.

.