Реферат: Нелинейные и линейные модели биполярного транзистора - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Нелинейные и линейные модели биполярного транзистора

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 373 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра систем телекоммуникаций РЕФЕРАТ На тему: «Нелинейные и линейные модели биполярного транз и стора» МИНСК, 2008 В зависимости от сочетания напряжений на p - n -переходах биполярный транзистор (БПТ) может работать в нормальном (активном), инверсном режимах, режимах насыщения и зап и рания (отсечки). Различают три схемы его включения: с общим эмиттером (ОЭ); общей базой (ОБ); общим коллект о ром (ОК). Наиболее распространенной нелинейной моделью БПТ является модель Эберса – Молла в схеме ОБ , приведенная на рис. 1, а для Т типа p-n-p. Она отличается сравнительной простотой и не учитывает эффект Эрли, пробой п е реходов, зависимость коэффициента передачи от тока, объемные сопротивл е ния слоев эмиттера, коллектора, базы и ряд других факторов. В модели перех о ды представлены диодами, их взаимодействие – генераторами токов I 1 и I 2 , где I 1 ( I 2 ) – ток эмиттерного (коллекторного) Д, ( ) – интеграл ь ный коэффициент передачи эмиттерного (коллекторного) тока. В общем случае (н е зависимо от режима) ток I Э ( I К ) эмиттера (коллектора) состоит из двух комп о нент: инжектируемого I 1 ( I 2 ) и собираемого I 2 ( I 1 ). Поэтому а б Рис. 1. Нелинейные модели БПТ в схеме с ОБ , , (1) где по аналогии с (1.1) , ; (2) ( ) – тепловой ток эмиттерного (коллекторного) Д при напряж е нии U К = 0 ( U Э = 0). Последующей подстановкой (2) в (1) получаем известные формулы Эбе р са – Молла: , , (3) . Описываемые (3) зависимости I Э = f 1 ( U Э , U К ) и I К = f 2 ( U Э , U К ) представляют собой статические ВАХ БПТ. Они, несмотря на иде а лизацию, хорошо отражают особенности прибора при любых сочетаниях напряжений на перех о дах. В случае кремниевых Т расчеты дают б ь льшую погрешность, так как у них, по сравнению с германиевыми, обратный ток существенно отличается от тепл о вого. Известно, что тепловой ток коллектора I К0 (эмиттера I Э0 ) соответствует режиму обрыва цепи эмиттера (коллектора) и большого запирающего напряж е ния | U К | >> m T (| U Э | >> m T ) на коллекторе (эмиттере). Полагая с учетом эт о го в (1) и (2) I Э = 0, I К = I К0 , I 2 = – ( I К = 0, I Э = I Э0 , I 1 = – ), устанавливаем необходимую связь между тепл о выми токами: (4) В БПТ выполняется условие . Используя его, из выражений (3) можно получить , . (5) Семейства (5) коллекторных характеристик I К = ц 1 ( U К ) с параметром I Э и эмиттерных характеристик U Э = ц 2 ( I Э ) с параметром U К более удобны для практики, поскольку проще задать ток I Э , а не напряжение U Э . В активном режиме U К < 0 и | U К | >> m T , поэтому зависимости (1.13) переходят в следу ю щие: , (6) . (7) Реальные коллекторные характеристики БПТ, в отличие от (7), неэкв и дистантны: расстояние между кривыми уменьшается при больших токах I Э вследствие уменьшения коэффициента (далее просто ). Они имеют конечный, хотя и очень небольшой, н а клон, который существенно увеличивается в области, близкой к пробою. Наклон кривых обусловлен неучтенным сопр о тивлением коллекторного перехода (вследствие модуляции толщины базы – эффекта Эрли). При нагреве Т характеристики смещаются в область б ь льших токов I К из-за роста тока I К0 . Реальные эмиттерные характеристики с повыш е нием температуры смещаются влево в область меньших н а пряжений U Э . При высоких уровнях инжекции они деформируются: возникает омический уч а сток ВАХ. Усредняя нелинейное сопротивление r К коллекторного перехода и доба в ляя слагаемое в (7), приходим к выражению, описывающему семейство р е альных коллекторных характеристик БПТ в схеме с ОБ: (8) Этому уравнению соответствует нелинейная модель на рис. 2, б, в кот о рую введено объемное сопротивление r Б базы. Модель удобна для расчета ус и лительных каскадов в режиме большого сигнала. При необходимости в нее д о полнительно вводят сопротивления слоев r ЭЭ (эмиттера) и r КК (коллектора). П о следние, однако, в большинстве случаев несущес т венны. Коллекторные характеристики I К = 1 ( U К ) БПТ в схеме с ОЭ имеют сл е дующие отличия от аналогичных в схеме с ОБ: полностью расположены в пе р вом квадранте, поскольку | U КЭ | = | U КБ | + U Э ; менее регулярны, имеют знач и тельно больший и неодинаковый наклон, заметно сгущаются при значител ь ных токах; ток I К при обрыве базы ( I Б = 0) намного больше тока I К = I К0 при обрыве эмиттера ( I Э = 0); входной ток I Б может иметь не только п о ложительную, но и небольшую отрицательную величину; имеют меньшее напряжение U пробоя. Входные характер и стики I Б = 2 ( U Б ), по сравнению с аналогичными в схеме с ОБ, имеют другой масштаб токов; сдвинуты вниз на величину тока I К0 , кот о рый протекает в базе при I Э = 0; несколько более линейны; с увеличением напряж е ния | U КЭ | сдвигаются вправо, в сторону б ь льших напряжений U Б . Подстановкой I Э = I К + I Б из выражения (8) вытекает аналитическая з а висимость для семейства коллекторных характеристик I К = 1 ( U К ) БПТ в акти в ном режиме в схеме с ОЭ: , (9) где – интегральный коэффициент передачи тока I Б б а зы; ; . Минимальное значение I К = I К0 соответствует I Б = - I К0 . Поэтому в диапазоне I Б = 0…- I К0 БПТ в схеме с ОЭ управляется отр и цательным входным током. Уравнению (9) отвечает нел и нейная модель БПТ в схеме с ОЭ (рис. 2). Она, как и предыдущая модель, не отражает сдвига входных характер и стик вследствие эффекта Эрли, что несущественно в режиме большого си г нала. Малосигнальная Т-образная модель БПТ в схеме с ОБ (рис.3, а) вытек а ет из нелинейной модели (см. рис.1, б). В ней исключен генератор постоянн о го тока I К0 ; введено дифференциальное сопротивление r К коллекторного пер е - хода; эмиттерный Д заменен дифференциальным сопроти в лением r Э ; обратная связь по напряжению отражена генератором ЭК U К ; к о эффициент является комплексной величиной; введены емкости С Э и С К перех о дов. Рис. 2. Нелинейная модель БПТ в схеме с ОЭ В общем случае дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока отличается от интегрального и с уч е том (4) имеет вид . (10) Но эти отличия в большинстве случаев невелики, и на практике часто п о лагают . Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода в активном режиме описывается выр а жением , (11) из которого следует: при U Э = 0 ( I Э = 0) ( ). Дифференциальное сопр о тивление (А – постоянный коэффициент, зависящий от свойств Т) обусловлено эффе к том модуляции толщины базы, который тем сильнее, чем меньше | U К | и бол ь ше удельное сопротивление базы. В случае маломощных БПТ значения r К лежат в пределах от сотен до тысяч к и лоом. Коэффициент внутренней обра т ной связи по напряжению (B > 0 – постоянный коэффициент, зависящий от свойств Т) характ е ризует влияние напряжения U К на напряжение U Э из-за модуляции толщины базы и имеет отрицательный знак, так как увеличение | U К | уменьшает эмиттерное н а пряжение. Обычно параметр | ЭК | имеет малые значения порядка 10 – 6 …10 – 4 , что означает слабое смещение входныххарактеристик при изменении коллекторн о го напряжения. Иногда отрицательную обратную связь в БПТ отражают в мод е ли не генератором ЭК U К , а диффузионным сопротивлением r Бд базы, включенным посл е довательно с ее объемным сопротивлением r Б . При этом . В общем случае каждая из емкостей С К , С Э переходов состоит из дифф у зионной (С Кд , С Эд ) и барьерной (С Кб , С Эб ) составляющих. Учитывая, что в а к тивном режиме эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном, с допустимой погрешн о стью можно положить: С Э = С Эд ; С К = С Кб . Емкости С Эд и С Кб определяются так же, как в Д. Коллекторная е м кость С К , шунтируя большое сопротивление r К , существенно влияет на работу Т, начиная с десятков килогерц. Наоборот, емкость С Э обычно учитывают на частотах, превышающих д е сятки мегагерц. Частотно-временные характеристики коэффициента передачи, в основном о п ределяемые динамическими свойствами коэффициента переноса, задают ко м плексным коэффициентом передачи тока в схеме с ОБ: , (12) где – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОБ; t D – среднее вр е мя пролета носителей (см. подраз. 1.2). Малосигнальная Т-образная модель БПТ в схеме с ОЭ (рис.3, б) вытек а ет из соответствующей нелинейной модели (см. рис.2). В нее, в отличие от схемы с ОБ, входит дифференциальный коэффициент а б Рис. 3. Малосигнальные Т-образные модели БПТ передачи базового тока, который с учетом (11) равен .(1.21) Его динамические характеристики задают присутствующим в модели комплексным коэффициентом , вытекающим из соотнош е ний: , (13) где – граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ. В области высоких частот ( ) , где – предельная частота коэффициента усиления тока, соответствующая значению . При этом в справочниках чаще приводят зн а чения параметра , а не , что связано с б ь льшим удобством измерения. Иногда дают значения параметра – максимальной частоты генерации (наибольшая частота, на которой сп о собен работать Т в схеме автогенератора при оптимальной обратной связи). Приближенно , где – постоянная цепи обратной связи, характеризующая частотные и усилительные свойства Т, его устойчивость к самовозбуждению. Параметры ( ) и в формуле выражены соответственно в мегагерцах и пикосеку н дах. В схеме с ОБ при заданном токе I Э приращение выходного напряжения падает полностью на коллекторном переходе (сопротивлением r Б пренебрег а ем). В схеме с ОЭ при заданном токе I Б приращение напряжения U К распред е ляется между обоими переходами. В результате изменение тока I К сопровожд а ется равным изменением тока I Э (рис.3, а, б). Учитывая это и полагая дополнительно С К = 0, с п о мощью (12) приходим к операторному уравнению для приращений, откуда при имеем , (14) что на низких частотах соответствует . Аналогично о п ределим коллекторную емкость в схеме с ОЭ. Для этого с целью упрощения п о ложим r К = . Теперь для переходных процессов роль сопротивления r К и г рает емкостное сопротивление (в операторной форме). Составляя далее уравн е ние для приращений, находим , (15) что на низких частотах соответствует . Таким образом, входящие в модель БПТ в схеме с ОЭ параметры и являются комплексными (операторными), что необходимо учитывать при ан а лизе быстрых процессов. При этом, как следует из (14) и (15), в схемах с ОЭ и ОБ постоянная времени коллекторного перехода имеет одинаковое зн а чение . Исключительное значение для стабильности схем на БПТ имеет темпер а турная зависимость I К0 ( T ), приводящая к смещению выходных и входных х а рактеристик Т. Поведение функции I К0 ( T ) применительно к Д: она имеет экспоненциальный характер; температура у д воения составляет примерно 8 (5) о С для Ge ( Si ); у кремниевых транзисторов до температуры порядка 100 о С основную роль играет не тепловой ток, а ток те р могенерации, кот о рый достаточно мал, что позволяет во многих случаях с ним не считаться. Аналогична Д и температурная зависимость U Э ( T ) напряж е ния на эмит-терном переходе. При этом для кремниевых и германиевых Т значение температурного коэффициента составляет примерно минус 2 мВ/град. Помимо Т-образных на практике широко используются мал о сигнальные П-образные модели БПТ в схеме с ОЭ: основная и гибридная (схема Джиак о летто) (рис.4, а, б). В обеих моделях используются проводимости (ко м плексные или активные g ), а усилительным параметром является комплексная крутизна . Наиболее распростран е на и специфична для БПТ гибридная П-образная схема (см. рис. 4, б), в которой выделено сопротивление r Б базы. У с тановим связь ее параметров с параметрами малосигнальной Т-образной мод е ли (см. рис. 3, б). а б Рис. 4. Малосигнальные П-образные модели БПТ Для выражения одних параметров через другие исключим с о противление r Б , одинаковое в обеих схемах, и составим 4 уравнения: приравняем друг к др у гу входные (базовые) и выходные (коллекторные) токи обеих схем при зада н ном входном напряжении и коротком замыкании на выходе, а затем базовые напряжения и коллекторные токи при заданном выходном напряжении и хол о стом ходе на входе (аналогично системе h -параметров). Тогда при дополнительном усл о вии и получим: , , , , (16) где смысл параметров , , r Э , r К , , , , t D и К пояснен выше. Из полученных выражений вытекает: структура проводимости соо т ветствует параллельному соединению сопротивления 2 r К и емкости , п о этому и ; структура проводимости отвечает параллельному соединению сопротивл е ния и емкости , равной диффузионной емкости эмиттерного перехода. Кроме того, в гибридной П-образной модели, в отличие от Т-образной, частотная завис и мость “сосредоточена” во входной цепи ( ), а крутизна зависит от частоты сравнительно слабо ( ). Параметры основной П-образной модели нетрудно получить, учитывая сопротивление r Б на входе. Но параметры этой м о дели зависят от частоты, что неудобно. Поэтому основная П-образная схема применяется редко: при анализе цепей с практически постоянной рабочей ча с тотой. В Т- и П-образных малосигнальных моделях внутренняя базовая точка Б ’ недоступна для подключения измерительных приборов. П о этому в справочной литературе часто приводят параметры Т, измеренные со стороны внешних раз ъ емов. При этом Т рассматривается в виде четырехполюсника с произвол ь ной структурой, который в общем случае можно описать любой из шести систем уравнений, связ ы вающих входные и выходные токи и напряжения. На практике больше прим е няются системы Z -, Y - и h -параметров (рис.5): , , , , , . (17) а) б) в) Рис. 5 Малосигнальные модели транзисторов в системах Z - , Y - и h -п а раметров Системы параметров равносильны, но в транзисторной технике по ряду причин используется смешанная h -система, где h 11 ( h 21 ) – входное сопротивление (коэффициент прямой передачи тока) при к о ротком замыкании на выходе, а h 12 ( h 22 ) – коэффициент обратной передачи напряжения (выходная проводимость) при х о лостом ходе на входе. Задавая в Т-образной модели БПТ в схеме с ОБ ток I Э и полагая напряж е ние U К = 0, затем задавая напряжение U К и принимая ток I Э = 0, устанавливаем взаимосвязь ее параметров на низких частотах с сист е мой h -параметров: , , , , , , , , . (18) Аналогично устанавливается связь h -параметров с параметрами Т-образной м о дели БПТ в схеме с ОЭ: , , , .(1.28) Малосигнальная модель БПТ в системе h -параметров во многом п о добна Т-образной и совпадает с ней для идеального одномерного Т (при r Б = 0). ЛИТЕРАТУРА 1. Бытовая радиоэлектронная техника: Энциклопедический справочник/ Под ред. А.П. Ткаченко. – Мн.: Бел. Энциклопедия, 2005. – 832 с. 2. Хохлов Б. Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров. – 3-е изд., п е рераб и доп. – М.: Радио и связь, 2008. – 512 с. 3. Ткаченко А.П., Хоминич А.Л. Повышение качества изображения и звуков о го сопровождения. Ч. 1: Тракты промежуточной частоты изображения и зв у кового сопровождения телевизионных приемников: Учебное пособие для студентов специальностей “Телекоммуникационные системы” “Радиотехн и ка” и “Радиотехнические системы”: В 2-х ч.– Мн.: БГУИР, 2001.– 55 с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Я недостаточно молод, чтобы знать всё.
(Оскар Уайлд)
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Нелинейные и линейные модели биполярного транзистора", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru