2.Схема с ОК имеет наибольшее из всех схем включения VT входное и наименьшее |
|||
выходное сопротивление. |
|
|
|
Для удобства сравнения основные свойства всех трёх схем включения |
|||
транзисторов сведены в таблицу 1. |
|
|
|
|
|
|
Таблица 1. |
Важнейшие параметры основных схем включения транзисторов. |
|||
Параметр |
Схема ОЭ |
Схема ОБ |
Схема ОК |
Ki |
Десятки-сотни |
Немного меньше 1 |
Десятки-сотни |
Ku |
Десятки-сотни |
Десятки-сотни |
Немного меньше 1 |
Kp |
Сотни-десятки |
Десятки-сотни |
Десятки-сотни |
|
тысяч |
|
|
Rвх |
Сотни Ом.- единицы |
Единицы-десятки |
Десятки-сотни кОм. |
|
кОм. |
Ом. |
|
Rвых |
Единицы-десятки |
Сони кОм.- единицы |
Сотни Ом.- единицы |
|
кОм. |
МОм. |
кОм. |
Фазовый сдвиг |
180° |
0 |
0 |
между Uвых и Uвх. |
|
|
|
§4 Влияние температуры на статические характеристики VTа. |
|
|||||||||||||||||||||||||
Изменения температуры окружающей среды влияют на температуру р-n- |
||||||||||||||||||||||||||
переходов VTов. |
Это приводит к изменению токов VTов (т.к. изменяется число носителей |
|||||||||||||||||||||||||
заряда в р- и n- |
областях) и, следовательно, влияет на статические характеристики |
VTов. |
||||||||||||||||||||||||
Так, при изменении температуры окружающей среды от tн до t входная характеристика |
||||||||||||||||||||||||||
сдвигается примерно на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uэб= 0,002 (tн- t) (В) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где tн – |
температура, |
при которой снималась приводимая в справочнике |
||||||||||||||||||||||||
характеристика (обычно +20 или +25 °С). |
|
|||||||||||||||||||||||||
Влияние температуры окружающей среды на входные характеристики |
VTа |
|||||||||||||||||||||||||
изображено на рис.16. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭБ
Рис. 16. Влияние температуры окружающей среды на входные характеристики VTa.
При повышении температуры одному и тому же значению тока соответствует меньшее значение напряжения (и наоборот).
Столь большое увеличение прямого тока через р-n-переход можно объяснить |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
следующим образом. |
Значительное повышение температуры вызывает усиленную |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ионизацию атомов n/na, в результате чего резко возрастает число носителей заряда в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
каждой из областей р-n-перехода. В частности, в р-области возрастает число свободных |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
электронов, и они переходят в n-область, где компенсируют положительные заряды |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
атомов донорной примеси. |
В обратном направлении переходит большее число дырок, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
компенсирующих отрицательные заряды атомов акцепторной примеси. В результате резко |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
снижается потенциальный барьер и возрастает прямой ток через р-n-переход. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изменения температуры оказывают влияние и на выходные характеристики. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Причиной этого влияния является температурные изменения обратного тока К |
IКБО, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
являющегося составной частью и тока К и тока Б. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Степень влияния |
|
температурных |
|
|
|
изменений |
тока |
IКБО |
на выходные |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
характеристики в схемах с ОБ и с ОЭ различна. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В схеме с ОБ выходные характеристики снимаются при фиксированных |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
значениях тока Э , которые не зависят от тока Б и его составляющей |
IКБО. |
Поэтому |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
влияние температурных изменений тока |
|
IКБО на выходные характеристики в схемах с ОБ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
проявляется лишь в том, что к управляемому току К добавляется ток |
IКБО. Т.к. ток К у VTов |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
малой мощности имеет порядок единиц и десятков мА, относительное изменение его за |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
счет температурного прироста тока IКБО |
получается настолько незначительным, |
что им в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
большинстве случаев можно пренебречь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Посмотрим теперь, |
как температурный прирост тока IКБО повлияет на выходные |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
характеристики в схеме с ОЭ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При температуре 20°С IКБО ≈ 5мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
IК ≈ IЭ = IКОБ / (1 - α) = 5 / (1 – 0.98) = 250 мкА |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
При повышении |
температуры до |
|
70°С IКБО |
увеличивается до |
160 |
мкА |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
следовательно IК ≈ IЭ = 160 / (1 - 0,98) = 8 |
мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таким образом, все выходные характеристики семейства сместятся вверх на 8 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
мА (рис.17), т.е. влияние температуры на выходные характеристики в схеме с ОЭ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
достаточно большое. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ББ
Б
Б
КЭ
сОЭ. Рис.17. Влияние температуры о.с. на выходные характеристики VT при включении
ВVTых усилителях и других устройствах принимаются меры по температурной стабилизации режима работы VTов, о чем будет сказано далее.
Выводы: 1. Изменения t° о.с. влияют на статические характеристики VT : на входные – за счет изменения количества носителей заряда р-и n-областях, на выходные – из-за изменения величины обратного тока К.
2. Входная характеристика сдвигается примерно на 2 мВ на 1°С.
3. Выходные характеристики в схеме с ОЭ намного сильнее подвержены температурному влиянию, чем в схеме с ОБ.
§5 Эквивалентные схемы замещения транзистора.
При |
анализе |
и |
расчете |
VTx схем, в частности усилителей, обычно пользуется |
||||||||||||||||||||||||||||
эквивалентной |
системой |
VT |
для переменных составляющих токов и напряжений, |
|||||||||||||||||||||||||||||
параметры которых соответствуют электрическим параметрам VTa. |
Эффект передачи |
|||||||||||||||||||||||||||||||
входного тока в выходную цепь |
VT учитывается путём включения в выходную цепь |
|||||||||||||||||||||||||||||||
управляемого генератора, |
величина тока или ЭДС которого зависит от входного с-ла. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Все параметры можно разделить на собственные (физические, первичные) и |
||||||||||||||||||||||||||||||
вторичные |
(внешние). |
Собственные параметры характеризуют свойства самого VTa |
||||||||||||||||||||||||||||||
независимо от схемы его включения, |
а вторичные |
параметры для |
различных схем |
|||||||||||||||||||||||||||||
включения различны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Имеется несколько эквивалентных схем VT и соответствующих им систем |
||||||||||||||||||||||||||||||
параметров. |
|
Наилучшим образом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
отражает |
|
структуру |
|
VT |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
происходящие |
в |
|
нем |
физические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
процессы Т-образная эквивалентная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
схема с управляемым |
генератором |
|
Э |
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
К |
|
|
|
|||||||||||||
тока (рис.18,а). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Схеме |
|
|
|
|
(рис.18,а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
соответствует |
система |
собственных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
параметров |
VT, |
не зависящих |
от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
схемы его |
включения. |
Наиболее |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
важными |
физическими параметрами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
являются: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рис. 18 а) с управляемым генератором тока при включении с ОБ.
1.Дифференциальное сопротивление Э-го перехода
,
где UЭ.П – напряжение приложенное к Э–му переходу, т. е. напряжение между клеммой Э и внутренней точкой базы Б’. Условие U = const означает, что на выходе схемы должен быть обеспечен режим короткого замыкания по переменному току Uк = 0.
2.Объемное сопротивление базы rδ.
3.Дифференциальное сопротивление Kω перехода
,
где U – обратное напряжение на К-ом переходе. Поскольку падение напряжения на сопротивлениик. Б много меньше напряжения на К, можно считать Uк.п = Uк и дифференциальное сопротивление Kω перехода определять как
4.Дифференциальный коэффициент передачи Э-го тока
На эквивалентных схемах VT принято показывать стрелками направление мгновенных значений токов при “+”-ой полуволне напряжения на входном электроде. Токи в VTе при наличие сигнала на его входе являются пульсирующими. Увеличение мгновенного значения пульсирующего тока можно рассматривать как результат сложения постоянного тока (при отсутствии сигнала) и мгновенного значения переменного тока (сигнала) того же направления, а уменьшение – как результат вычитания из постоянного тока мгновенное значение переменного тока обратного направления. В схеме ОБ. входным электродом является Э . При “+”-ой полуволне сигнала на входе (“+” на Э) Iэ возрастает. Это значит, что переменная составляющая Iэ совпадает по направлению с постоянной, т.е. втекает в Э. Так как при увеличении Iэ увеличиваются также токи Б и К, переменные составляющие этих токов тоже совпадают по направлению с постоянными составляющими – вытекают из Б и К.
На рис.18,б показана эквивалентная схема VT управляемым генератором ЭДС. Эквивалентные схемы, изображенные на рис.18,а и б, соответствуют включению
VT с ОБ. Эквивалентная схема VT, включенного по схеме с ОЭ, приведена на рис.18,в. В данной схеме изменилось направление всех токов. Объясняется это тем, что в схеме с ОЭ входным электродом является Б, а при “+” на Б все токи в VTе уменьшаются. Это означает, что переменные составляющие токов теперь имеют встречное направление с постоянными составляющими.
б) с управляемым генератором ЭДС при включении с ОБ 