Домашнее задание №1 по курсу ”Электроника и микропроцессорная техника” (стр. 5 )

Рис. 28. Физическая эквивалентная схема транзистора, включенного по схеме ОЭ.

В физической эквивалентной схеме сопротивление rb отражает объемное сопротивление базовой области, величину которого указывают в параметрах модели транзистора (параметр RB). Сопротивление эмиттерного перехода re, как и любого сопротивления p-n перехода, смещенного в прямом направлении, вычисляют по уравнению Эберса-Молла. Из него следует, что

где Vt [B] – тепловой потенциал (при Т=20оС Vt=0.025 B), Ieo[A] – прямой постоянный ток эмиттера, Iebo [A] – ток насыщения (тепловой ток) эмиттерного перехода (Ieo >> Iebo). Выходное сопротивление транзистора по переменному току rce определяется координатами рабочей точки (Ico, Vceo) и вычисляется с помощью напряжения Эрли (параметр модели транзистора VAF). Зависимость выходного сопротивления от постоянного тока коллектора для транзистора KT315A_SO представлена на рис. 13а.

Усилительные свойства транзистора в физической эквивалентной схеме отражены постановкой генератора тока b*dIb в выходную цепь транзистора. Коэффициент передачи тока базы по переменному току b (h21э) зависит от постоянного тока коллектора Ico, как показано на рис. 21 для транзистора KT315A_SO. Данная зависимость нелинейная, определяется параметрами транзистора. При аналитических расчетах допускают, что коэффициент передачи тока базы h21э. не зависит от постоянного тока коллектора. Данное допущение основано на том, что в справочнике приводят данный коэффициент от h21э. min до h21э. max, т. е. с разбросом, превышающим его отклонения из-за величины постоянного тока коллектора.

Входное сопротивление транзистора rвх(h11э) по физической эквивалентной схеме определяется как

где dIe – переменная компонента эмиттерного тока, которая связана с переменной компонентой базового тока dIb через коэффициент передачи тока базы h21э

С учетом данного соотношения получаем определение входного сопротивления через параметры физической эквивалентной схемы, которое равно

Из данного соотношения следует, что входное сопротивление транзистора в схеме ОЭ определяется в основном постоянным током эмиттера Ieo, с каким он работает, так как h21э >>1. Ниже показано эквивалентность по определению входного сопротивления по статической входной характеристике или вычисленного согласно полученному соотношению для физической эквивалентной схемы. Для этого при моделировании зависимости входного сопротивления от коллекторного тока был создан числовой файл “rin-315.dat”, а при моделировании зависимости коэффициента передачи от тока коллектора – “Beta-315.dat”, в которых перед сохранением все величины были отредактированы к одной единице измерения (для тока коллектора – мА, для сопротивления – Ом). Далее, данные результаты были переданы в программу MathCAD, в которой и произведено сравнение обоих способов вычисления. Проводимые действия в программе MathCAD представлены в листинге 1.

Листинг 1.

Зависимости изменения входного сопротивления по переменному току согласно физической эквивалентной схемы и по статической входной характеристике транзистора представлены на рис. 29.

Рис. 29. Изменения входного сопротивления от постоянного тока коллектора IC для транзистора KT315A_SO

Rin – по физической эквивалентной схеме с учетом зависимости h21э=f(Ico)

Rin1 – по физической эквивалентной схеме при постоянном h21э=H21

h11 – по статической входной характеристике.

Из приведенных результатов на рис. 29 следует, что вычисления входного сопротивления на базе физической эквивалентной схемы полностью повторяет его нахождения по статической входной характеристике. При этом, если при вычислениях входного сопротивления не учитывается зависимость h21э=f(Ico) , а принимается постоянной максимальной величиной H21, то на определения величины входного сопротивления практически не влияет. Небольшая разница по вычислению Rin и Rin1 есть только в области больших коллекторных токов, близких по своей величине к максимально разрешенной согласно справочным данным. Поэтому на практике вычисляют входное сопротивление транзистора в схеме ОЭ с коэффициентом передачи тока базы, равным Öh21э. min*h21э. max, где его разброс берется из справочника.

Следует отметить, что представленные эквивалентные схемы с h - и r-параметрами справедливы для переменных напряжений с частотами, когда инерционные свойства транзистора не учитываются. Для учета инерционных свойств транзистора необходимо учитывать частотную зависимость коэффициента передачи тока базы, емкостные компоненты сопротивлений эмиттерного и коллекторного переходов.

Литература.

, Нефедов полупроводниковые приборы / , . – 3-е изд. , перераб. и доп. – М.: СОЛОН-Р. 2002. – 544 с. Батушев приборы: Учебник для вузов. – 2-у изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Школа, 1980. – 383 с., ил. Валенко приборы и основы схемотехники электронных устройств /Под ред. . – М.: Издательский дом «Додэка - ХХ1», 2001. – 368 с. Разевиг схемотехнического моделирования Micro-Cap 6. – М.: Горячая линия –Телекоь, 2001. – 344 с., ил. , Амелин схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 464 с. ил. . Mathcad 11/12/13 в математике. Справочник. – Горячая линия-Телеком, 2007. – 958 с., ил.