Меню

Что такое статистический коэффициент передачи тока



Коэффициент передачи тока базы.

date image2015-07-03
views image8949

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.

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 % .

Читайте также:  Последовательная цепь переменного тока кратко

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

Статический коэффициент — передача — ток

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером / 121э при И к Б — 5 В в зависимости от тока эмиттера / э в соответствии со справочными данными [8] приведен ниже. [1]

Статический коэффициент передачи тока Ь21э характеризует усилительные свойства транзистора. Статическим его называют потому, что этот параметр измеряют при неизменных напряжениях на его электродах и неизменных токах в его цепях. Большая ( заглавная) буква Э в этом выражении указывает на то, что при измерении транзистор включают по схеме ОЭ. Коэффициент Ь21э характеризуется отношением постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера. [2]

Статический коэффициент передачи тока составного транзис-стора Л21С ориентировочно можно считать равным произведению коэффициентов передачи тока составляющих его транзисторов. Составной транзистор дает большой эффект лишь при включении его с общим коллектором или общим эмиттером; с общей базой его усиление мало отличается от усиления одиночного транзистора ( так как Л21б1) и не используется. [3]

Зависимость статического коэффициента передачи тока от температуры ког / пуса. [4]

Зависимость относительного статического коэффициента передачи тока от тока коллек — тора. [5]

Для измерения статического коэффициента передачи тока необходимо поместить пластину с р — / г-переходами на столик приспособления и опустить иглы зонда на контактные площадки р-п-пе-рехода. [6]

При измерении статического коэффициента передачи тока п2) Э в цепи базы испытуемого транзистора переменными резисторами R4 и R5 устанавливают определенный ток 1Б: 25, 50 или 100 мкА на пределе 0 1 мА для маломощных и 0 5, 1 мА на пределе 1 мА для мощных транзисторов. Ток в цепи коллектора 1К измеряют на пределе 1К10 мА для маломощных и на пределе 1К100 мА для мощных транзисторов. Максимальные значения статического коэффициента передачи тока будут соответственно равны 400, 200, 100 для маломощных и 200, 100 для мощных транзисторов. [8]

Что называют статическим коэффициентом передачи тока биполярного транзистора . [9]

Приняв минимальное значение статического коэффициента передачи тока при большом сигнале Л21Э выбранного типа транзистора, с помощью формулы ( 5) проверяем соответствие транзистора по допустимой величине тока базы. [10]

При этом значение статического коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ не нормируется. [11]

Так как величина статического коэффициента передачи тока эмиттера aN больше статического коэффициента передачи тока коллектора а, величина динамического сопротивления открытого транзистора в нормальном включении оказывается меньше, чем в инверсном. [13]

Рассмотрим пример расчета статического коэффициента передачи тока дрейфового транзистора . [15]

Источник

Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима

Используя соотношения (4.1) и (4.4), получаем уравнение для тока коллектора в функции от управляющего тока базы:

Уравнение (4.5) является нелинейным в силу зависимости В=F(Iб, Uкэ) и Iкo.=F(Uкб).

Рис. 4.7. Типичный вид ВАХ биполярного транзистора с ОЭ

Если Uкб = 0, Iко = 0, то из (4.1) и (4.5) получаем значения статических коэффициентов передачи соответственно токов эмиттера и базы:

Зависимость (4.5) чаще всего представляется ВАХ, пример которых приведен на рис. 4.7.

Пунктиром на рис. 4.7 изображено геометрическое место точек, соответствующих равенству

Левее этой кривой находится область насыщенного режима. Активный режим начинается при Iб>0.

При Iб£ 0 имеет место режим отсечки. Минимально возможный ток коллекторов в режиме отсечки достигается при Iб = -Iко, когда согласно (4.5)

В силу нелинейности основной параметр биполярного транзистора В (см. рис. 4.8) существенно зависит от рабочего режима.

Рис. 4.8. Типичные зависимости статического

коэффициента тока базы от режима покоя

70) Опишите способы включения биполярных транзисторов, сравните их между собой.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ),общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Рис. 1 — Схема включения транзистора с общим эмиттером

Читайте также:  Какими носителями электрического заряда может создаваться ток в полупроводниках без примеси

Усилительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров — статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току β. Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (Rк = 0). Численно он равен:

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент ki всегда меньше, чем β, т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению ku равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является переменное напряжение uб-э, а выходным — переменное напряжение на резике, или что то же самое, напряжение коллектор-эмиттер. Напряжение база-эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное достигает единиц и десятков вольт (при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника E2). Отсюда вытекает, что коэффициент усиления каскада по мощности равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч.

Важной характеристикой является входное сопротивление Rвх, которое определяется по закону Ома:

и составляет обычно от сотен Ом до единиц килоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например, в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.

Рис. 2 — Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше единицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается α и определяется:

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 3. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 3 — Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен ki, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное — сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

Другой вариант)

Биполярный транзистор, как управляемый прибор с тремя выводами, может быть описан двумя семействами вольтамперных характеристик (ВАХ): семейством входных ВАХ и семейством выходных ВАХ. Вид их определяется способом включения в схему транзистора, а именно: какой из трех выводов является общим с источниками питания и нагрузки.

Входными ВАХ транзистора являются зависимости входного тока транзистора от входного напряжения при заданном постоянном напряжении на выходе: выходными ВАХ являются зависимости выходного тока от выходного напряжения при заданном постоянном входном токе (или, реже, напряжении): .

Возможны три схемы включения (по числу выводов) биполярного транзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). На рис.3.4. представлены эти схемы включения транзистора вместе с полярностью источников питания, причем указанная полярность обеспечивает активный режим. Напряжения обычно отсчитываются относительно общего вывода транзистора.

В справочниках обычно даются семейства ВАХ транзисторов, включенных по схеме ОБ или ОЭ. Однако основные необходимые параметры транзистора можно рассчитать для остальных схем включения, зная их для какой-либо одной.

Читайте также:  Кому нужен постоянный ток

Отметим, что включение транзистора, например, отличным от ОБ способом, не отражает никаких новых физических эффектов в транзисторе. Кроме того, при расчетах схем с транзисторами на компьютерах с помощью моделирующих программ чаще всего вообще никак не учитывается способ включения. Программы используют математические модели транзистора, являющиеся едиными для всех схем включения. Однако, анализ характеристик и параметров различных схем включения часто облегчает понимание принципа работы схемы и получение некоторых предварительных результатов.

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

Источник

Тема: Что такое модуль коэффициента h21э .

Опции темы
  • Версия для печати
  • Версия для печати всех страниц
  • Подписаться на эту тему…
  • Поиск по теме

    Что такое модуль коэффициента h21э .

    Пожалуйста помогите разобраться. Столкнулся в справочнике по транзисторам с понятием модуля и ни как не могу постичь его. Статический Коэффициент Передачи Тока — это (h21э=Iб/Iк), а Модуль Коэффициента Передачи Тока — (. ) ?

    Наименование:
    Модуль Коэффициента Передачи Тока на высокой частоте

    Обозначение:
    h21э

    Значение (минимальное):
    2.5

    Даже частично переведя шифровку «модуль» все равно не могу понять смысла:

    В энциклопедии сказано:
    1) [ Общее понятие ]. Понятие модуль (от лат. modulus — «маленькая мера») в общем означает составную часть, отделимую или хотя бы мысленно выделяемую из общего. Модульной обычно называют вещь, состоящую из чётко выраженных частей, которые нередко можно убирать или добавлять, не разрушая вещь в целом.
    . Ссылка

    2) [ Понятие модуля в математике ]. Абсолютная величина или модуль вещественного числа x есть расстояние от x до нуля.
    . Ссылка

    Re: Что такое модуль коэффициента h21э .

    Сообщение от alimundus

    [color=darkblue]Пожалуйста помогите разобраться. Столкнулся в справочнике по транзисторам с понятием модуля и ни как не могу постичь его. Статический Коэффициент Передачи Тока — это (h21э=Iб/Iк), а Модуль Коэффициента Передачи Тока —

    2) Понятие модуля в математике. Абсолютная величина или модуль вещественного числа x есть расстояние от x до нуля.
    .

    Re: Что такое модуль коэффициента h21э .

    Сообщение от Федор371

    Из-за этого обстоятельства на одни транзисторы указывают модуль на другие нет?

    Сообщение от Федор371

    Что подразумевает понятие комплексная величина?

    Все это все равно слишком абстрактно для моего юного ума.

    Уважаемый alimundus (к сожалению не знаю значения этого слова)!

    Очевидно, Вы только начинаете знакомиться с радиотехникой и транзисторами, в частности. Поэтому любой подробный ответ не заменит Вам самостоятельного изучения этого вопроса, а вызовет новые вопросы. Я попробую более просто и подробно ответить на Ваш вопрос, но он сформулирован не достаточно четко, поэтому ответ может оказаться не тем, какой Вы ожидаете.
    Итак, к-т передачи по току (тока) h21э (буква э означает, что транзистор включен «с общим эмиттером»), 21 означает, что измеряется отношение выходного (2) к входному (1) параметру (в данном случае току), про букву h пока не будем, это «система» параметров (бывают и другие. ), то есть h21э — отношение тока коллектора к току базы транзистора! Но,
    1. токи коллектора и эмиттера могут быть постоянными и переменными. Если измерить постоянные токи, то получим h21э на постоянном токе (или статический), если на переменном — то соответственно h21э — на переменном токе (или динамический, или комплексный). Комплексный означает, что токи коллектора и базы будут отличаться не только по амплитуде, но и по фазе (в математике есть комплексные числа, которые характризуют одновременно и амплитуду и фазу. ).
    Соответственно, «модулем» h21э будет соотношение токов коллектора и базы без учета фазы!
    2. Коэффициент передачи по току зависит как от амплитуды сигнала, в том числе и на постоянном токе, так и от частоты переменного тока (чем выше частота, тем меньше к-т передачи. ), поэтому в вашем примере 2.5 — это минимальный к-т передачи на определенной частоте (часто на частоте 100мгц)
    В справочниках иногда приводятся графики зависимости h21 от тока и от частоты.
    Надеюсь, объяснение достаточно простое и понятное для Вас, тем не менее чтение книг крайне желательно для дальнейшего углубления Ваших знаний.
    Желаю успехов!
    Даю маленький совет: если не понятно прочитанное, прочитайте и постарайтесь понять второй раз, третий, пятый. Обычно, после пятого раза становится понятно больше, чем после первого!

    Источник

  • Adblock
    detector