Меню

Чему равен динамический коэффициент передачи тока базы

Основные параметры. Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные

Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают:

  • коэффициент усиления по току α;
  • сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току rэ, rк, rб, которые представляют собой:
    • rэ — сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода;
    • rк — сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода;
    • rб — поперечное сопротивление базы.

Эквивалентная схема биполярного транзистора с использованием h-параметров.

Вторичные параметры различны для различных схем включения транзистора и, вследствие его нелинейности, справедливы только для низких частот и малых амплитуд сигналов. Для вторичных параметров предложено несколько систем параметров и соответствующих им эквивалентных схем. Основными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой «h».

Входное сопротивление — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.

Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока, и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.

Выходная проводимость — внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.

Зависимость между переменными токами и напряжениями транзистора выражается уравнениями:

В зависимости от схемы включения транзистора к цифровым индексам h-параметров добавляются буквы: «э» — для схемы ОЭ, «б» — для схемы ОБ, «к» — для схемы ОК.

Для схемы ОЭ: Im1 = I, Im2 = I, Um1 = U, Um2 = U. Например, для данной схемы:

Собственные параметры транзистора связаны с h-параметрами, например для схемы ОЭ: ;

С повышением частоты вредное влияние на работу транзистора начинает оказывать ёмкость коллекторного перехода Cк. Сопротивление ёмкости уменьшается, снижается ток через сопротивление нагрузки и, следовательно, коэффициенты усиления α и β. Сопротивление ёмкости эмиттерного перехода Cэ также снижается, однако она шунтируется малым сопротивлением перехода rэ и в большинстве случаев может не учитываться. Кроме того, при повышении частоты происходит дополнительное снижение коэффициента β в результате отставания фазы тока коллектора от фазы тока эмиттера, которое вызвано инерционность процесса перемещения носителей через базу от эммитерного перехода к коллекторному и инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе. Частоты, на которых происходит снижение коэффициентов α и β на 3 дБ, называются граничными частотами коэффициента передачи тока для схем ОБ и ОЭ соответственно.

В импульсном режиме импульс тока коллектора начинается с запаздыванием на время задержки τз относительно импульса входного тока, что вызвано конечным временем пробега носителей через базу. По мере накопления носителей в базе ток коллектора нарастает в течение длительности фронта τф. Временем включения транзистора называется τвкл = τз + τф.

Источник

Расчет тока базы транзистора

Для того, чтобы правильнее понять процедуру расчета, необходимо понимать каких видов и типов бывают транзисторы и в каких режимах они могут работать.

Читайте также:  Частота переменного тока в бытовых приборах

Типы транзисторов и режимы работы

Различают два основных класса триодов (транзисторов):

1. Биполярные (управляются током на база-эмиттерном переходе, конструктивно имеют два различных перехода p-n и n-p, то есть могут быть n-p-n или p-n-p типа);

2. Униполярные или полевые (управляются напряжением на база-эмиттерном переходе, конструктивно состоят из двух однотипных переходов p-n или n-p, выделяют два типа полевых транзисторов – с изолированным затвором и с затвором из p-n-перехода).

Здесь для понимания обозначений:

  • p-n – дырочно-электронный (основной носитель – пустые места в кристаллической решетке, понимаемые под положительным зарядом),
  • n-p – электронно-дырочный переход (основной носитель – электроны).

Чтобы исключить путаницу, вводы и выводы различных классов транзисторов называются по-разному:

  • В биполярных – база, эмиттер, коллектор;
  • В полевых – исток, сток, затвор.

Так как речь идет о расчете тока базы, то далее рассмотрим режимы работы только полевых транзисторов:

1. Активный режим (напряжение эмиттер-база > 0, напряжение коллектор-база Инверсивный (обратная ситуация для активного режима, равносилен стандартной логике работы p-n-p транзисторов),

3. Насыщение (когда оба перехода эмиттер-база и база-коллектор открыты, между эмиттером и коллектором течет ток – ток насыщения),

4. Отсечка (напряжение коллектор-база Барьерный (база соединяется с коллектором, транзистор работает как диод).

Напряжения на эмиттере, базе, коллекторе

Смещение перехода база-эмиттер для типа n-р-n

Смещение перехода база-коллектор для типа n-р-n

Источник

Коэффициенты передачи тока

Коэффициенты передачи тока характеризуют связь между входными и выходными токами транзистора.

Связь между коллекторным и эмиттерным токами можно представить в виде:

где a- коэффициент передачи эмиттерного тока.

Коэффициент a близок к единице и равен 0.9-0.99. Наиболее удобен при рассмотрении схем с ОБ.

Ток эмиттера равен:

Коэффициент усиления базового тока b связывает коллекторный ток с базовым:

С учетом 2.3.1-2.3.3

b широко применяется при анализе схем с ОЭ. Коэффициент b тем больше, чем ближе a к единице. Величина b может лежать в пределах 20 — 400.

Представим a в виде:

где IЭn— электронный эмиттерный ток (для n-p-n транзистора).

называется коэффициентом инжекции и характеризует долю полезной электронной составляющей в эмиттерном токе, доходящей до коллектора и определяющей коллекторный ток.

называется коэффициентом переноса и определяет долю носителей не прорекомбинировавших в базе на пути к коллектору.

С учетом (2.3.6) и (2.3.7) выражение (2.3.5) можно переписать в виде:

Коэффициент переноса равен:

где W- ширина базы, L- диффузионная длина.

Из (2.3.9) видно, что коэффициент переноса тем больше, чем меньше ширина базы и тем больше диффузионная длина. Так как увеличение диффузионной длины ухудшает частотные свойства транзистора (увеличивая t), то основным путем повышения w является уменьшение ширины базы.

У дрейфовых транзисторов коэффициент переноса выше, так как в ускоряющем поле базы носители движутся быстрее и вероятность их рекомбинации ниже c=0,995¸0,999.

Коэффициент инжекции равен:

где ДрЭ— коэффициент диффузии дырок в эмиттере,

Д— коэффициент диффузии электронов в базе,

LрЭ— диффузионная длина дырок в эмиттере,

NБ, NЭ— граничные концентрации примесей в базе и эмиттере.

Коэффициент инжекции тем больше, чем меньше ширина базы и чем больше разница между NБ и NЭ. Для этого эмиттерный слой сильно легируют. g=0.97 — 0.99.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Читайте также:  Цифровые индикаторы тока из китая

Источник

Коэффициент передачи тока базы.

date image2015-07-03
views image8952

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Управление транзистором с помощью тока базы. Статический

В активном режиме током коллектора можно управлять с помощью тока базы. В цепи базы включается управляющий источник тока, с помощью которого через вывод в базу вводятся электроны. Покажем, что при изменении тока базы будет изменяться ток коллектора (фактически сопротивление коллекторного перехода).

При введении в базу электронов в ней появляется электрическое поле, которое понижает оба потенциальных барьера. В активном режиме понижение высоты коллекторного барьера не приводит к заметным изменениям его высоты, так как коллекторное напряжение весьма велико по сравнению с этим изменением. Понижение эмиттерного барьера вызывает инжекцию дырок из эмиттерного перехода в количестве равном числу введённых в базу электронов. В результате база остаётся электрически нейтральной. Введенные электроны, находясь в потенциальной яме, поддерживают инжекцию дырок из эмиттера при непрерывном уходе дырок в коллекторный переход. Один электрон обеспечивает прохождение из эмиттера в коллектор одной дырки.

Ток базы обеспечивает поступление электронов в базу, но одновременно действуют механизмы их ухода из базы. Это инжекция электронов в эмиттер, так как эмиттерный переход смещён в прямом направлении, и рекомбинация в базе. Для простоты объяснения не будем учитывать инжекцию электронов из базы в эмиттер. Тогда основным механизмом ухода электронов из базы будет рекомбинация в базе.

Рассмотрим реакцию токов эмиттера и коллектора на ступеньку тока базы (рис…). Ток эмиттера, а, следовательно, и ток коллектора пропорционален заряду электронов в базе. Каждый неравновесный электрон, введённый в базу, за время жизни обеспечивает проход определённого количества дырок. Чем больше заряд введённых в базу электронов Qe, тем больше ток эмиттера. Если бы рекомбинации не было бы, то при постоянном токе базы с течением времени заряд электронов в базе рос бы бесконечно. Одновременно также рос бы и равный ему заряд инжектированных дырок Qp. Токи эмиттера и коллектора стремились бы к бесконечности (пунктир на графике). Однако возрастающая с ростом заряда электронов и дырок скорость рекомбинации (она пропорциональна произведению концентрации электронов и дырок) ограничивает рост заряда электронов и дырок в базе. Если сразу после скачка ток электронов базы шёл на накопление заряда, то по мере увеличения заряда всё большая часть его идёт на восполнение возрастающих по мере роста заряда потерь от рекомбинации. Рост заряда прекращается, когда ток рекомбинации становится равным току базы. Время, за которое установится стационарное значение заряда в базе, а, следовательно, и ток коллектора, определяется процессом рекомбинации. Поэтому время, за которое ток коллектора вырастает до величины 0,63 своего стационарного значения после скачка тока базы, равно времени жизни электронов.

Изменение тока базы приводит к изменению заряда электронов в базе и, следовательно, к изменению тока коллектора и эмиттера. Следовательно транзистор управляется током базы.

Отметим, что поскольку в базе транзистора tp намного больше tпр, то управление транзистором с помощью тока базы более инерционно по сравнению с управлением с помощью тока эмиттера. Однако мощность затрачиваемая на управление существенно меньше, чем при управлении транзистором с помощью тока эмиттера. Время жизни электронов в базе tn равно времени жизни дырок tp [Тугов, с. 121]. За время жизни электрона в базе tp через базу пройдет tp/tпр дырок. Значит примерно (не учитывается инжекция электронов в эмиттер) во столько же раз ток базы меньше тока эмиттера, а, следовательно, меньше и мощность управления.

Читайте также:  Ток якоря это номинальный ток

Качество управления транзистором с помощью тока базы характеризуется интегральным (статическим) коэффициентом передачи тока базы b. Коэффициент передачи тока базы определяется следующим соотношением

Поскольку в активном режиме Iкб намного меньше других компонент базового тока, а также Iкp, то

Тогда статический коэффициент передачи тока базы (ещё говорят коэффициент передачи по постоянному току или интегральный коэффициент передачи тока базы) равен

Разделим числитель и знаменатель на Iэ и получим соотношение, связывающее коэффициент передачи тока базы с коэффициентом передачи тока эмиттера

Статический коэффициент передачи тока базы для транзисторов малой мощности (меньше 0,3 Вт) находится в диапазоне 50 ¸ 100. В специальных микромощных транзисторах, называемых «супербета» он доходит до нескольких тысяч [Тугов, с. 121] .Для транзисторов большой мощности (больше 1,5 Вт) – в диапазоне 5 ¸ 20. Коэффициент передачи тока базы зависит от температуры и тока коллектора по тем же причинам, что и коэффициент передачи тока эмиттера. На рис.. приведена зависимость коэффициента передачи тока базы от тока эмиттера. С ростом температуры на один градус b увеличивается примерно на 1 % .

Помимо статического для малосигнальных применений используется дифференциальный коэффициент передачи тока базы

На низких частотах, когда отсутствует фазовый сдвиг между током базы и током коллектора, связь между статическим и дифференциальным коэффициентами передачи устанавливается следующим соотношением

В справочниках по транзисторам в качестве малосигнального коэффициента передачи тока базы используется h-параметр h21э. Он получается при представлении транзистора четырёхполюсником и синусоидальной форме тока базы.

Источник



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коэффициент — передача — ток — база

Постоянные времени коэффициентов передачи тока базы : трл / 20 не и тн 25 не. [17]

С ростом частоты коэффициент передачи тока базы транзисторов увеличивается, в результате чего возникает сдвиг фаз между напряжением возбуждения и первой гармоникой тока коллектора, что учитывается в условии баланса фаз. [19]

Биполярный транзистор, имеющий коэффициент передачи тока базы р100, включен по схеме с общим эмиттером. [20]

Величину В называют коэффициентом передачи тока базы . Схему с ОЭ применяют значительно чаще других, так как при правильном использовании она может дать хорошее усиление как по току, так и по напряжению, а следовательно, и по мощности. [22]

Коэффициент В называется коэффициентом передачи тока базы . Ток / кэо называется сквозным коллекторным током. [23]

Здесь Р является коэффициентом передачи тока базы и составляет десятки единиц. [24]

Полученные выражения позволяют определить коэффициент передачи тока базы для нормального активного режима. [25]

С ростом тока эмиттера коэффициент передачи тока базы вначале повышается вследствие увеличения напряженности внутреннего поля базы, ускоряющего перенос дырок через базу к коллектору и этим уменьшающего рекомбинационные потери на поверхности базы. [26]

При условии, что коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером на низкой частоте равен 50 и предельная частота передачи тока равна 1 МГц, определить модуль и фазу коэффициента передачи тока на предельной частоте. [27]

Физический смысл предельной частоты коэффициента передачи тока базы ( 0А2 Э — частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы уменьшается в — / 2 раз по сравнению с низкочастотным значением. [29]

Источник