Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах

При анализе электрических схем в области высоких частот нельзя пренебрегать инерционными свойствами биполярного транзистора и емкостями переходов коллектор – база, эммитер – база. Поэтому при рассмотрении биполярного транзистора в схеме включения с общей базой в области высоких частот Т - образная эквивалентная схема трансформируется к виду, представленному на рис.13. В этом случае частотные свойства перехода эммитер – база учитываются введением емкости СЭ = СЭД + СЭБ , где СЭД – диффузионная емкость перехода эммитер – база, играющая основную роль при работе эммитерного перехода в прямом включении; СЭБ – барьерная емкость перехода эммитер – база, которая определяет величину СЭ при обратном смещении эммитерного перехода.

На рис.13 емкость СК определяется барьерной емкостью перехода коллектор – база, так как коллекторный переход имеет обратное смещение. Величина СК определяется по формуле

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №1 - открытая онлайн библиотека (24)

и зависит от модуля напряжения UКБ, это связано с зависимостью ширины перехода коллектор – база от напряжения UКБ:

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №2 - открытая онлайн библиотека , (25)

где lКО – равновесная ширина электронно–дырочного перехода при UКБ = 0; φКК – контактная разность потенциалов перехода коллектор – база; SК – площадь коллекторного перехода.

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №3 - открытая онлайн библиотека

Рис.13. Т - образная эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме включения с общей базой на высоких частотах

На рис.13 введен генератор напряжения μЭКUКБ, который отражает наличие внутренней обратной связи в транзисторе. Величина μЭК является коэффициентом обратной связи по напряжению и в соответствии с эффектом модуляции толщины базы находится из выражения

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №4 - открытая онлайн библиотека Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №5 - открытая онлайн библиотека ( 10-3 ÷ 10-4 ). (26)

Остальные элементы рис.13 были определены ранее.

Параметры Т - образной эквивалентной схемы биполярного транзистора в схеме включения с общей базой связаны с соответствующими Н-параметрами следующими соотношениями:

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №6 - открытая онлайн библиотека ; (27)

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №7 - открытая онлайн библиотека ; (28)

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №8 - открытая онлайн библиотека ; (29)

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №9 - открытая онлайн библиотека ; (30)

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №10 - открытая онлайн библиотека ; (31)

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №11 - открытая онлайн библиотека . (32)

Схема лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.14) включает универсальный лабораторный стенд, в котором смонтирована схема для снятия статических характеристик транзисторов.

Прибор (мА) источника входного напряжения измеряет ток эмиттера (IЭ), а вольтметр (V) служит для измерения входного напряжения транзистора (UЭБ).

В выходной цепи прибор (мА) измеряет ток коллектора (IК), а вольтметр V – напряжение между коллектором и базой (UКб).

Для повышения точности измерения входного напряжения во входную цепь целесообразно включить цифровой вольтметр (V1), а выходную цепь цифровой миллиамперметр.

Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №12 - открытая онлайн библиотека

Экспериментальная часть

4.1. Записать паспортные параметры исследуемого транзистора и зарисовать схему расположения его выводов.

4.2. Рассчитать и построить кривую допустимой мощности, рассеиваемой транзистором.

4.3. Собрать схему для исследования транзистора в схеме включения с ОБ.

4.4. Снять семейство входных характеристик Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №13 - открытая онлайн библиотека для трех значений напряжения на коллекторе Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №14 - открытая онлайн библиотека , -2 В, -10 В при комнатной температуре. При снятии входных характеристик задаваться током эмиттера и отмечать напряжение на эмиттере. Для удовлетворительного воспроизведения хода характеристик необходимо измерить не менее 7-9 точек, причем их максимальное число должно приходиться на самый нелинейный участок характеристики (табл.1).

4.5. Снять семейство выходных характеристик Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №15 - открытая онлайн библиотека для четырех значений тока эмиттера Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №16 - открытая онлайн библиотека , 4, 6, 8 мА при комнатной температуре. Выходные характеристики биполярного транзистора исследуются лишь в активном режиме его работы. При экспериментальных исследованиях необходимо поддерживать ток эмиттера постоянным и не допускать превышения максимально-допустимых значений тока коллектора IК МАКС, напряжения коллектор-эмиттер UКЭ ДОП и мощности РК МАКС. При этом следует использовать построенную ранее в п. 4.2 зависимость допустимой мощности РК МАКС, рассеиваемой коллектором биполярного транзистора. Чтобы снять выходную характеристику при токе Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №16 - открытая онлайн библиотека , разомкнуть перемычку П4.

Таблица 1

Снятие входных характеристик

  IЭ, мА
0,1 0,3 0,5
UЭб, В Т1=+22°С   0,055   0,09   0,105   0,13   0,16   0,21   0,23   0,26   0,28
UЭб, В Т2=+ 50°С 0,17 0,18 0,19 0,22 0,25 0,31 0,36 0,39 0,42

-2В

  IЭ, мА
0,1 0,3 0,5
UЭб, В Т1=+22°С     0,05   0,087   0,1   0,125   0,15   0,19   0,22   0,25   0,27
UЭб, В Т2=+ 50°С 0,02 0,03 0,056 0,09 0,13 0,16 0,18 0,2

-10В

  IЭ, мА
0,1 0,3 0,5
UЭб, В Т1=+22°С     0,04   0,075   0,095   0,12   0,145   0,18   0,205   0,22   0,24
UЭб, В Т2=+ 50°С 0,02 0,03 0,06 0,09 0,12 0,145 0,16 0,175

Таблицы 2

Снятие выходных характеристик

0мА –Iэ

  Uкб, В
Iк, мА Т1=+22°С     0,   0,   0,   0,   0,
Iк, мА Т2=+ 50°С          

4мА

  Uкб, В
Iк, мА Т1=+22°С   3,8   3,81   3,85   4,0   4,01   4,02
Iк, мА Т2=+ 50°С   3,9   3,95   3,98   4,1   4,2   4,3

6мА

  Uкб, В
Iк, мА Т1=+22°С   5,6   5,8   5,82   5,85   5,88   5,95
Iк, мА Т2=+ 50°С   5,7   5,95     6,2   6,3   6,4

  Uкб, В
Iк, мА Т1=+22°С   7,5   7,58   7,62   7,88   7,93   7,97
Iэ, мА Т2=+ 50°С   7,6   7,8     8,15   8,2   8,3

Коэф усиление должен лежать до 0,98!!!!!!!!!!

При снятии характеристик при Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №18 - открытая онлайн библиотека в рабочем режиме ( Т - образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах - №19 - открытая онлайн библиотека ) вместо перемычек П2 и П4 поставить цифровые приборы в режиме измерения тока.

4.6. Исследуемый транзистор поместить в печь, предварительно разогрев до температуры 50°С. Через 5 минут повторить пункты 4.4, 4.5.