Глава 2. Эквивалентные схемы транзисторов
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

       Методы анализа электрических цепей, с помощью которых выполняется анализ электронных схем, предполагают представление электронной схемы в виде электрической цепи, состоящей из R , L , C компонентов, источников тока и напряжения. Для этого диоды и транзисторы электронной схемы должны быть заменены в ней своими эквивалентными схемами. Чем точнее и полнее отражены в эквивалентной схеме свойства реального компонента, тем точнее анализ и расчёт, но тем заметнее вычислительные трудности.

§1. Нелинейная эквивалентная схема транзистора (для больших сигналов).

       Впервые нелинейная эквивалентная схема транзистора была предложена Эберсом и Моллом в 1954 году. В дальнейшем появилось большое количество модификаций этой эквивалентной схемы, одну из которых мы и рассмотрим.

       Такая модель транзистора отражает наличие двух p-n переходов в нём с помощью диодов Дэ и Дк, а также взаимодействие переходов (перенос носителей тока через базу) с помощью генератора тока I г:

.

Такая модель отражает все четыре области работы транзистора и получена путём последовательного рассмотрения активного и инверсного активного режимов работы транзистора и их суперпозиции (что допустимо, так как процессы в базе описываются линейными уравнениями). Для нормальной активной области: , для инверсного активного режима: . В эквивалентной схеме рассматриваются полные токи соответствующих диодов , отличающиеся от рекомбинационных токов на величину дрейфового тока. Согласно принципу взаимности, доказанному Шокли, в транзисторах должно выполняться соотношение: , откуда следует, что I г можно выразить как . Теперь необходимо представить диоды их полными эквивалентными схемами, при этом будут учтены инерционные свойства транзисторов.

Здесь r б и r к ­ – объединённые сопротивления тел базы и коллектора транзистора. Для сплавных транзисторов сопротивлением r к ­ можно пренебречь. C э и C к – ёмкости соответствующих p-n переходов, включающие зарядную и диффузную составляющие. Таким образом, получаем постоянные составляющие токов через выводы транзистора:

Кроме того, при воздействии на транзистор малого переменного тока, а также в переходных режимах, через каждый из выводов добавится ёмкостная составляющая:

.

.

Таким образом, параметрами транзистора в этой эквивалентной схеме являются: I тэ , I тк , mφтэ, mφтк, r б , r к , C зэ , C зк , τ (постоянная времени накопления заряда, связанного с эмиттерным переходом), τи (постоянная времени накопления заряда, связанного с коллекторным переходом), B , B и , R уэ , R ук . Если учитывать зависимости C зэ , C зк, B , B и ,τ, τи, r б , r к от режима (I , U ), то число параметров увеличится: ими становятся коэффициенты аппроксимации указанных зависимостей. Использование этой схемы приводит к заметным вычислительным трудностям, которые можно преодолеть только с помощью ЦВМ. Поэтому эта схема используется при машинных методах анализа ЭС.

       При ручных методах анализа необходимы упрощения этой эквивалентной схемы.

       Возможности упрощения открываются при работе транзистора в малосигнальном режиме. Тогда можно ограничиться отражением в эквивалентной схеме только активной области работы и, во-вторых, использовать в модели дифференциальные параметры, что линеаризуют схему. Линейная задача, как известно, решается значительно проще.

       В ключевом режиме упрощение возможно только за счёт потери точности. Один из возможных вариантов – раздельный анализ для каждой области работы транзистора. Например:

То есть транзистор стягивается в точку (это применимо только для германиевых транзисторов). В активной области транзистор заменяется малосигнальной эквивалентной схемой.

Дата: 2018-12-28, просмотров: 343.