книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей

п утем аппроксим ации

типовы х эксперим ентальны х

зави си ­

м о с т е й y-KtfrKi0,c— f{ t)

д л я реальны х тр ан зи сто р о в (рис. 1-2)*;

r Kt — с о п р о т и в л е н и е к о л л е к т о р а п р и т е м п е р а т у р е , о т л и ­

ч а ю щ е й с я от н о р м а л ь н о й к о м н а тн о й (о б ы ч н о t0=

+ 2 0 ° С ) .

Д л я д и а п а з о н а т е м п е р а т у р о т + 2 0 д о + 8 0 °С с ч =

= 13,3* 10-3 , п р и ч ем

A i i = t o — 1 = — (t — 20) °С ; д л я д и а п а -

Рис. 1-1. Зависимость числа

Рис. 1-2. Типовая зависимость со­

носителей заряда от

удель­

противления

коллектора плоско­

ного сопротивления

герма-

стного транзистора от температу­

ния.

ры при / к=1

ма и UK= 10 в.

ч ем A t 'i = t + 3 Q ° C . Д л я за в и с и м о с т и

( 0 х а р а к т е р ­

н а к о р р е л я ц и я с с о о тн о ш ен и ем т—

[Л . 16].

1 — «20 ‘С

Рис, 1-3. Зависимость парамет­

Рис. 1-4. Зависимость парамет­

ров транзистора от тока кол­

ров

транзистора от напряже­

лектора.

ния

на коллекторе.

то р н о й

ц еп и с п р а в е д л и в о с о о тн о ш е н и е

[Л .

18]

CtkT

/1

rtv

гб0 **

( l _ a * ) q f 9 *

Д л я

р е а л ь н ы х

т р а н з и с т о р о в

с п л а в н о г о

т и п а

Г б«0,5гб о,

а д л я

д р е й ф о в ы х

т р а н з и с т о р о в

г е « 0 ,6 1 гео [Л .

13].

Н о ­

м и н а л ь н о е з н а ч е н и е с о п р о т и в л е н и я б а з ы :

д л я г е р м а н и е в ы х т р а н з и с т о р о в

**б.н

a

(12 -т -15)-10-*

(1 -9а)

1 - « в

/„ .н - Л с о

5

д л я

крем н и евы х т р а н зи с т о р о в

Г*

a

(25 ~

30)»10">

(1 -96)

г б.н ~ 1 —

**

Лс.Н---Л|о

м о ж н о 'в о с п о л ь з о в а т ь с я ф о р м у л о й

^6t[^Q2Q*c== ^

С2Д^2,

(1-Ю а)

п олучен н ой

п утем аппроксим ации

зав и си м о сти r 6t/r 620 ,с =

= '? ( t )

д л я

реальны х

тр а н зи с то р о в (ри с. 1-5).

В д и а п а з о н е т е м п е р а т у р о т — 80 д о + 2 0 °С с2 =

= 5 , 8 *

10-3 ,

п р и ч е м

A t z = t — t0= t — 2 0 ° С ; п р и

? > 2 0 ° С

с п р а в е д л и в о

в д и а п а з о н е

от

— 60 д о

+ 1 0 0 ° С

[Л .

19].

i,o

rt t

0,9

râ2iQ'C

/ <

1,9

0,8

.

rs20“à

„

-

f

_____Uù

'ванным.

у

0,7

é

•

/

1.2

ÛJ'меренаа

X XX Cù'г/îactto

y

0,6

t y y

l '

~

Pü'счету

/

F

0,5

Л

1,0

j/

/ 1

0,9

------- UAгяjj —ru rcum'LJf

/

Г

0,8

0,5

Я/3=J-5o.*f*CM -

/

§

/

ОЛ

i

1

7Я rnûtHrfücmopoS

0.6

fH3-W

/

0,1 г

x

x x twЗамымрасчета -

t

/

О

___i

!..

1 1 1

1-'

-8 0

-9 0

99

г :

-80

■90

90

Рис. 1-5. Типовая зависимость со­

Рис. 1-6. Типовая зависимость

противления

базы

плоскостного

сопротивления

эмиттера

пло­

транзистора от температуры

при

скостного

транзистора

от

тем­

/„ = 1

ма и

£/,(=10 е.

пературы

при

/ к= 1 ма,

£/к=

=

10 в

и

а ^ 0 ,9 6 .

'б и

к .

* к.н

(1-106)

Г«.н

л

Рп

*Кi

гб.н « 1 +

0 ,0 5

( J h t _

(1-10в)

п р и

п р е н е б р е ж е н и и р е а к ц и е й к о л л е к т о р н о й ц еп и с п р а в е д ­

л и в о с о о тн о ш е н и е [Л . 12]

Гао= 'k T ( q I 9) -K

(1 -1 1 )

Д л я р е а л ь н ы х

т р а н з и с т о р о в

с п л а в н о г о

т и п а

гэ « 0 ,5 г ;)о,

а д л я

д р е й ф о в ы х

т р а н з и с т о р о в

гэ« 0 ,6 1 г э0 [Л . 13].

Н о м и н а л ь н о е з н а ч е н и е с о п р о т и в л е н и я э м и т т е р а

г э.я

«.25 -10 -»

( М 2 )

Л*,и

Лю

П р и п р а к т и ч е с к и х р а с ч е т а х в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р

м о ж н о в о с п о л ь з о в а т ь с я ф о р м у л о й

^*at/^*32o »с = :

Н“ ^ з^ з*

(1 -13а)

полученной

п утем

ап п рокси м ац и и

типовы х э к с п е р и м е н та л ь ­

ных зави си м о стей

г э*/гэ20 , C =

W (t) д л я реальн ы х

т р а н з и с ­

т о р о в в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р ± 1 0 0 ° С (р и с . 1 -6 ).

В

(1 -1 3 а ) с3=

5 ‘ 10-3 и

А^3= М - 1 0 0 ° С .

З а в и с и м о с т и с о п р о т и в л е н и я э м и т т е р а о т к о л л е к т о р ­

н ого т о к а и

н а п р я ж е н и я м о г у т б ы т ь в ы р а ж е н ы

в в и д е

ГЫ1

_

/„.н ;

(1 -136)

ГО.Н

^Kt

ГdiU ~ f э.н*

(1 -1 3 в )

Е м к о сти

п е р е х о д о в . Е м к о с т ь

п е р е х о д а

б а з а

- - к о л л е к -

то р т р а н з и с т о р а с п л а в н о го

т и п а

(Л . 12]

(1 -14)

м о ж н о в о с п о л ь з о в а т ь с я ф о р м у л о й

20 *С ^ХР (^5^0’

(1 -15а)

г д е

d - T ,( T 0 + à t6y•

(1 -16)

7 * 0 = 2 9 3 ° К — а б с о л ю т н а я

т е м п е р а т у р а , с о о т в е т с т в у ю щ а я

н о р м а л ь н ы м у с л о в и я м ; A h = t — 2 0 °С ; с5 — т е м п е р а т у р н ы й

к о э ф ф и ц и е н т

( д л я

г е р м а н и е в ы х т р а н з и с т о р о в

с5«

« 2 ,0 8 *

10 3, д л я

к р е м н и е в ы х

c5s=»3,25* 103) .

Ф о р м у л а (1 -1 5 а ) с п р а в е д л и в а д л я и н т е р в а л а т е м п е ­

р а т у р

о т 0 д о

+ 8 0

С . П р и

/ < 0 Cut Л / Сц2о °с (р и с .

1*7).

14

Рис. 1-7. Типовые зависимости емкостей пе­

реходов

плоскостного

транзистора

от

тем­

пературы.

-------— выходная емкость

по данным измерений

прн —[ ма и £',<«5 в\ крестиками отмечены ре­

зультаты

расчета;

— -------входная емкость

по

данным

расчета.

З а в и с и м о с т ь е м к о с т и к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а от н а ­

п р я ж е н и я

н а

к о л л е к т о р е м о ж е т б ы ть 'п р е д с т а в л е н а

в в и д е:

д л я т р а н з и с т о р о в со с п л а в н ы м и п е р е х о д а м и

^кШ

^

j / " ^ g . i i *

(1-156)

Ск_ц

Г

йц(

д л я т р а н зи с то р о в д р ей ф ового

ти п а

С'кШ

(1-15в)

Cg.n

З а в и с и м о с т ь о т т о к а к о л л е к т о р а п р о я в л я е т с я с л а б о

и м о ж н о

п р и н я т ь , ч то С m i ~ Ск.н-

Н о м и н а л ь н о е

з н а ч е н и е

к о л л е к т о р н о й

ем к о сти г е р м а ­

н и е в ы х т р а н з и с т о р о в со с п л а в н ы м и п е р е х о д а м и

С к.в

4 240F ,

п ф .

(1-17)

,

В ы х о д н а я е м к о с т ь т р а н з и с т о р а , в к л ю ч е н н о го по с х е ­

м е с о б щ и м э м и т т е р о м :

^ВЫ Х^ С к(1 +

Р) •

(1 -1 8 )

З а в и с и м о с т и в х о д н о й е м к о ст и т р а н з и с т о р а :

о т т е м п е р а т у р ы в и н т е р в а л е ± 7 0 ° С

f

^

0,72 -j-

(1-19а)

^вх20 *С

* Н" С2^2

гд е Д /* - = /+ 7 0 ° С ,

а <74=3,1 • 10~3;

от т о к а к о л л е к т о р а

(1-196)

о т н ап р яж ен и я н а к о л л е к т о р е

^вх tu

^

г<5.н

hu

—

_____ 4

(1 -19в)

^nx п

r6iU

Рп

Н ом инальное

зн ач ен и е

в х о д н о й

ем к о сти

(1-20)

где

о)а = 2 я / а — г р а н и ч н а я

ча)стота

п е р е д а ч и

в с х е м е с о б ­

щ ей

б а зо й .

К о э ф ф и ц и ен т п е р е д а ч и т о к а . К о э ф ф и ц и е н т п е р е д а ч и

т о к а

э м и т т е р а

н а н у л е в о й ч а с т о т е (Л . 12]

ao = se h ( 2 W /L p ) ,

(1 -2 1 )

(1 -22)

ip — врем я ж и зн и

„ д ы р о к ",

с е к :

Хр =

LpD ^ ,

(1 -23)

D p — к о э ф ф и ц и е н т

д и ф ф у з и и

-п о д в и ж н ы х

« д ы р о к » ,

см 2 • с е к - 1.

р < ^ 5 о м - с м и Ь р ^ 0 , 3 м м в

и н т е р в а л е т е м п е р а т у р

± 7 0 °С , а о « 'c o n s t [Л . 14]. Б о л е е

о щ у т и м о е п о в ы ш е н и е

с т а б и л ь н о с т и а

п р о и с х о д и т п р и э т о м в о б л а с т и о т р и ц а ­

т е л ь н ы х т е м п е р а т у р .

К о эф ф и ц и ен т

п е р е д а ч и т о к а

б азы р —

им еет п р и ­

м ерн о ли н ей н ую

за в и с и м о ст ь о т

тем п ер ату р ы ,

п ри чем

(1 -2 4 а)

З а в и с и м о с т и к о э ф ф и ц и е н т а п е р е д а ч и

т о к а б а зы от

т о к а э м и т т е р а и н а п р я ж е н и я н а к о л л е к т о р е м о гу т б ы ть

п р е д с т а в л е н ы в в и д е

Р « « 'Р Н;

(1 -246)

= 1,03 — 3 ,2 - 1 0 - а - т р - -I- 1 ,3 . 1 0 - 2 ( - ^ - У

(1-25)

Рис. 1-8. Типовая зависимость коэффициен­

та передачи тока базы транзистора от тем­

пературы при L/л = 5

в.

э ф ф е к т и в н о и с п о л ь зу е т с я в

у с т р о й с т в а х А Р У [Л .

106].

П р и в е д е н н ы е ф о р м у л ы д а ю т х о р о ш е е с о в п а д е н и е

с э к с п е р и м е н т а л ь н ы м и д а н н ы м и {Л . 10, 14, 16, 19,

25, 71,

91,

96,

108].

Н а и б о л е е ч а с т о п р и м е н я е м ы е н а п р а к т и к е х а р а к т е р и ­

Н е т р у д н о

в и д е ть , что р е з у л ь т а т ы р а с ч е т а х о р о ш о с о ­

г л а с у ю т с я с э к с п е р и м е н т а л ь н ы м и д а н н ы м и .

О б р а т н ы й

т о к к о л л е к т о р а . Н а и б о л е е су щ ествен н о е

1,6

^VL

Ч

ч

1,2

Он

0,4

*th *2/

ОгоОгг

“ Hi

О

Uhh

0,5

1,0

1,5

2,0

Рис. M l. Зависимость у параметров тран­

зистора от

напряжения на

коллекторе.

р -п -р

т и п а ,

а /с м 2; грн — п л о т н о с т ь о б р а т н о г о « д ы р о ч н о г о »

т о к а н а с ы щ е н и я в р -п п е р е х о д е , а /с м 2.

У ч и ты в а я ,

ч т о

у

соврем ен н ы х

т р а н з и с т о р о в

2W =

= ( 0 , 0 0 2 ч - 0 ,0 0 5 ) с м , L p > 0 ,3 м м ,

1 ( о м - с м ) '1 и

<3р «

100

(оМ 'С м )~ г> м о ж н о

п р и н я ть ,

ч т о

гп э .н c th

/2 W \

Г- jr - J <

< i pa

и

ig,Hc th

> <П3.1>

Т о г д а

>К0

Ж.Н

*рн

или

•

■

■

•

__ уРпПрк I дРрРп

^ко = : *К0п "т" ^КОР ==

Г

I

Л

( т г ) '

(» -2 7 )

înoп == çD n tip x L ^ !

(1 “2 8 а)

•’ШОР

дР»Рп th

(1 -286)