Влияние барьерной емкости база-коллекторного перехода

Рассматривая перезаряд барьерной емкости коллекторного перехода, обратимся к схеме замещения транзистора (рис. 1.6).

Рис. 1.6

Распишем первый закон Кирхгофа для 1-го и 2-го узла схемы замещения.

,

или

;

;

;

.

Учитывая, что , запишем

,

.

Значение достигается в момент, который может быть определен из (6).

Уравнение (6) представляет собой неоднородное линейное дифференциальное уравнение с постоянными коэффициентами вида , решение которого легко можно найтиметодом вариации произвольной постоянной(метод Лагранжа) в виде

.

Решая (6), получаем

,

где .

Выражение (7) аналогично выражению (5) но длительность процесса здесь определяется постоянной времени коллекторной емкости: . Множитель (+1) при постоянной временисвязан с проявлением так называемогоэффекта Миллерапри наличии связи между входом и выходом.

Время рассасывания избыточного заряда

Пусть транзистор был насыщен током , тогда заряд, накопленный в нем, равен(рис. 1.7), где– постоянная времени накопления избыточного заряда.

В некоторый момент времени ток базы скачком уменьшается от положительного значения до отрицательного значения. С этого момента начинается уменьшение заряда с постоянной времени рассасывания, причем приt заряд стремится к теоретическому значению заряда.

Рис. 1.7

Время рассасывания , определяется ГОСТ 18604.21 –78 как отрезок времени между моментом подачи запирающего токаи моментом, когда напряжение на коллекторе в схеме достигнет уровня (0.1…0.3)E_п [2].

При этом транзистор будет находиться в насыщенном состоя­нии до тех пор, пока заряд не снизится до величины . Таким образом, согласно (1) время рассасывания накопленного заряда в базе можно определить

.

Для ориентировочных расчетов можно принять для бездрейфовых транзисторов (например, для сплавных германиевых) и– для дрейфовых транзисторов (например, диффузионных по технологии), где,– постоянная времени.

.

Время среза

Аналогично выводу соотношения (9) легко получить время среза – .

.

2. Порядок выполнения работы

1. Обеспечить ключевой режим работы схемы, изображенной на рис. 1.8. Для этого рассчитать величины сопротивлений ,при следующих данных:

– VT– КТ201А,,= 10 МГц,С_к = 20 пФ,С_э = 5 пФ;

– E_к = 5 В;

– ;

– I_кн= 5 мА;

– S = 3;

– Е_г = 2 В;f_г = 50 кГц.

Результаты расчета согласовать с преподавателем.

• Собрать схему согласно рис. 1.8, используя расчетные данные.

• Зарисовать эпюры напряжений в точках аиbс относительным их расположением, а также эпюры напряжений, отражающиеи.

• Измерить параметры ,,,. Измерения проводить, используя внешнюю синхронизацию осциллографа.В качестве синхронизирующего сигнала использовать сигнал E_г.

• При оформлении отчета рассчитать параметры ,,,и занести в таблицу. Сравнить расчетные и измеренные данные.

Рис. 1.8

1. Экспериментально определить минимальное значение входного сигнала E_Г1, при котором транзистор находится на границе режима насыщения. В качестве критерия определения использовать напряжение. Для этого использовать измеренные значения,, по которым вычислить.

• Измерить параметры ,,,. Полученные значения занести в таблицу.

• Зарисовать эпюры напряжений в точках аиbс относительным их расположением, а также эпюры напряжений, отражающиеи.

• Рассчитать значения токов ипо следующим соотношениям:

;

.

• Рассчитать коэффициент усиления по выражению

.

3. Установить величину напряжения генератора, соответствующую , для этого воспользоваться соотношением

.

• Провести измерения согласно п.п. 2.1.

• Результаты измерений занести в таблицу.

4. Собрать схему, изображенную на рис. 1.9, со значениями параметров элементов, рассчитанных в п. 2.1 и дополнительным резистором .

Рис. 1.9

• Рассчитать амплитуду сигнала генератора по соотношению

. (10)

При проведении эксперимента установить амплитуду сигнала генератора согласно полученному в расчете, а частоту сигнала E_Г2, – равную 50 кГц.

• Измерить параметры ,,,. Полученные значения занести в таблицу. Зарисовать эпюры напряжений в точкахаиbс относительным их расположением, а также эпюры напряжений, отражающиеи.

5. Собрать схему, изображенную на рис. 1.10, со значениями параметров элементов, соответствующих п. 2.3, и конденсатором С = 1 нФ. Установить частоту сигналаE_Г, равную 50 кГц.

Рис. 1.10

• Измерить параметры ,,,. Полученные значения занести в таблицу.

• Зарисовать эпюры напряжений в точках аиbс относительным их расположением, а также эпюры напряжений, отражающиеи.

2.6. Собрать схему, изображенную на рис. 1.11, со значениями параметров элементов, соответствующих п. 2.5. Установить частоту E_Г, равную 50 кГц.

• Измерить параметры ,,,. Полученные значения занести в таблицу.

Рис. 1.11

• Зарисовать эпюры напряжений в точках а и b с относительным их расположением, а также эпюры напряжений, отражающие и.