Параметры транзистора. Параметры и характеристики транзисторов: основные виды, применение, маркировка

Какие основные параметры характеризуют работу транзисторов. Как классифицируются транзисторы по своим характеристикам. Какие виды маркировки транзисторов существуют. Как правильно подобрать транзистор для конкретной схемы.

Содержание

Основные параметры транзисторов

Транзисторы характеризуются большим количеством параметров, определяющих их свойства и возможности применения в различных схемах. Рассмотрим наиболее важные из них:

Статические параметры

Коэффициент усиления по току (β или h21э) — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению входного тока
Обратный ток коллектора Iк0 — ток через коллекторный переход при разомкнутой цепи эмиттера
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер Uкэ нас — минимальное напряжение на коллекторе открытого транзистора
Пробивное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ проб — максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером

Динамические параметры

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр — частота, на которой коэффициент усиления уменьшается в √2 раз

Емкость коллекторного перехода Cк — емкость между коллектором и базой при заданном обратном напряжении
Время рассасывания носителей заряда tрас — время спада коллекторного тока при выключении транзистора

Какие из этих параметров наиболее важны при выборе транзистора для конкретной схемы? Это зависит от режима работы и требований к устройству. Для усилителей критичны коэффициент усиления и граничная частота, для ключевых схем — напряжение насыщения и время рассасывания.

Классификация транзисторов по характеристикам

Транзисторы принято классифицировать по ряду признаков, определяющих их основные свойства и области применения:

По мощности

Маломощные (до 0,3 Вт)
Средней мощности (0,3-1,5 Вт)
Мощные (более 1,5 Вт)

По частотным свойствам

Низкочастотные (до 3 МГц)
Среднечастотные (3-30 МГц)
Высокочастотные (30-300 МГц)
Сверхвысокочастотные (более 300 МГц)

По коэффициенту усиления

С малым усилением (h21э менее 10)
Со средним усилением (h21э от 10 до 100)
С большим усилением (h21э более 100)

Как правильно выбрать транзистор по этим классификациям? Нужно исходить из требований схемы — например, для усилителя звуковых частот подойдут низкочастотные транзисторы средней мощности, а для СВЧ-техники необходимы сверхвысокочастотные маломощные приборы.

Маркировка транзисторов

Для идентификации транзисторов применяется буквенно-цифровая маркировка, содержащая информацию об их основных параметрах и свойствах. Рассмотрим основные системы маркировки:

Отечественная система

Включает следующие элементы:

Первый элемент — буква, обозначающая материал (Г — германий, К — кремний)
Второй элемент — буква, указывающая на тип прибора (Т — транзистор)
Третий элемент — цифра, обозначающая мощность и частотные свойства
Четвертый и пятый элементы — порядковый номер разработки

Например, КТ315 — кремниевый маломощный низкочастотный транзистор.

Зарубежная система

Наиболее распространена система Pro Electron:

Первая буква — материал (A — германий, B — кремний)
Вторая буква — область применения (C — малой мощности, D — мощные и т.д.)
Далее следует порядковый номер

Например, BC547 — кремниевый маломощный транзистор общего применения.

Как расшифровать маркировку незнакомого транзистора? Лучше всего воспользоваться специальными справочниками или онлайн-базами данных, где по обозначению можно найти все параметры прибора.

Применение транзисторов различных типов

Выбор конкретного типа транзистора зависит от требований схемы и условий эксплуатации. Рассмотрим наиболее распространенные области применения:

Биполярные транзисторы

Усилители тока и напряжения
Генераторы электрических колебаний
Ключевые и импульсные схемы
Стабилизаторы напряжения

Полевые транзисторы

Входные каскады усилителей с высоким входным сопротивлением
Аналоговые ключи и коммутаторы
Источники тока, управляемые напряжением
Цифровые логические схемы (МОП-транзисторы)

Какие факторы нужно учитывать при выборе транзистора для конкретной схемы? Основные критерии:

Требуемая мощность и рабочее напряжение
Частотный диапазон работы схемы
Коэффициент усиления и входное сопротивление
Допустимый уровень шумов
Температурный диапазон эксплуатации

Основные характеристики транзисторов

Для оценки свойств и возможностей применения транзисторов используются их статические и динамические характеристики. Рассмотрим наиболее важные из них:

Выходные характеристики

Выходные характеристики показывают зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при различных токах базы. Они позволяют определить:

Область активного режима транзистора
Напряжение насыщения
Максимально допустимый ток коллектора

Входные характеристики

Входные характеристики отражают зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер. С их помощью можно определить:

Входное сопротивление транзистора
Напряжение отсечки базы
Область линейного усиления

Как использовать эти характеристики при проектировании схем? Они позволяют выбрать оптимальную рабочую точку транзистора, обеспечивающую требуемый режим усиления и минимальные искажения сигнала.

Параметры транзисторов в импульсном режиме

При работе транзисторов в импульсных схемах и ключевых каскадах особое значение приобретают динамические параметры, определяющие быстродействие прибора:

Время включения

Время включения tвкл — интервал от момента подачи входного сигнала до достижения выходным током 90% установившегося значения. Оно складывается из:

Времени задержки tзд — начальная задержка реакции транзистора
Времени нарастания tнар — основная фаза нарастания тока

Время выключения

Время выключения tвыкл — интервал от снятия входного сигнала до уменьшения выходного тока до 10% исходного значения. Включает в себя:

Время рассасывания tрас — задержка спада тока из-за избыточного заряда в базе
Время спада tсп — окончательное уменьшение тока до нуля

Какое значение имеют эти параметры? Они определяют максимальную частоту переключения транзистора и минимальную длительность обрабатываемых импульсов, что критично для быстродействующих цифровых схем.

Шумовые характеристики транзисторов

Для малосигнальных усилителей, особенно входных каскадов, большое значение имеют шумовые свойства транзисторов. Основные параметры в этой области:

Коэффициент шума

Коэффициент шума F показывает, во сколько раз выходная мощность шума усилителя превышает мощность шума, которая была бы на выходе идеального (бесшумного) усилителя. Измеряется в децибелах.

Спектральная плотность шума

Спектральная плотность шума S(f) характеризует распределение мощности шума по частотам. Для транзисторов типичны следующие составляющие:

Тепловой шум — равномерный во всем диапазоне частот
Дробовой шум — также имеет равномерный спектр
Фликкер-шум (1/f шум) — преобладает на низких частотах

Как минимизировать шумы в транзисторных усилителях? Основные методы:

Выбор малошумящих транзисторов
Оптимизация режима по постоянному току
Использование отрицательной обратной связи
Применение корректирующих RC-цепей

Характеристики и параметры транзисторов | Основы электроакустики

Характеристики и параметры транзисторов

Транзисторы разделяются на типы (подтипы) по классификационным параметрам. Например,маломощные низкочастотные и среднечастотные транзисторы классифицируются по таким параметрам, как коэффициент усиления по току и предельная частота усиления или генерации. В отдельных случаях особо выделяют шумовые свойства транзисторов, характеризуемые коэффициентом шума, или способность транзисторов работать при повышенных напряжениях на коллекторе.

Маломощные высокочастотные транзисторы классифицируются по статическому коэффициенту усиления тока в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и модулю коэффициента усиления тока на частоте 10…20 МГц.

Мощные низкочастотные транзисторы классифицируются по максимальному обратному напряжению между коллектором и базой и статическому коэффициенту усиления тока в схеме с ОЭ.

При практическом использовании транзисторов используются следующие параметры.

Параметры постоянного тока используются для расчета режима транзистора по постоянному току. К этим параметрам относятся:

Обратный ток коллекторного перехода Iко — ток через переход коллектор—база при отключенном эмиттере и заданном напряжении на коллекторе.
Обратный ток эмиттерного перехода Iэо — ток через переход эмиттер—база при отключенном коллекторе и заданном напряжении на эмиттере.
Начальный ток коллектора Iкн — ток в цепи коллектора при замкнутых эмиттере и базе и заданном напряжении на коллекторе. В некоторых случаях указывается начальный ток коллектора при включении между базой и эмиттером заданного сопротивления.
Ток коллектора запертого транзистора Iкз — ток коллектора при обратном смещении эмиттерного перехода и заданных напряжениях на эмиттере и коллекторе.

Параметры малого сигнала характеризуют работу транзисторов в различных усилителях. Переменные токи и напряжения на электродах транзисторов при измерениях этих параметров должны быть малыми по сравнению с постоянными токами и напряжениями, определяющими выбор начальной рабочей точки (начальное смещение). Сигнал считается малым, если при изменении (увеличении) переменного тока (или напряжения) в два раза значение измеряемого параметра остается неизменным в пределах точности измерений. Так как транзисторы имеют резко выраженные нелинейные свойства, параметры малого сигнала сильно зависят от выбора начального смещения. Для характеристики таких параметров чаще всего используется система Н-параметров в следующем составе:

входное сопротивление Н11 — отношение напряжения на входе к вызванному им изменению входного тока;
коэффициент обратной связи по напряжению h22 — отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его приращению напряжения на выходе;
выходная проводимость Н22 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения при условии холостого хода по переменному току на входе;
коэффициент усиления тока h31 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его приращению входного при условии короткого замыкания выходной цепи.

В зависимости от схемы включения к цифровым индексам добавляется буквенный: б — для схемы с ОБ, э — в схеме ОЭ, к — для схемы с ОК. Применяются и другие символы для обозначения коэффициента усиления по току: для схемы с ОБ — а, а для схемы с ОЭ — В или р.

Измерение Н-параметров, как правило, производится на низкой частоте (50… 1000 Гц). Они используются при расчетах низкочастотных усилителей, преимущественно первых каскадов, работающих на малых сигналах. На высокой частоте коэффициенты усиления тока становятся комплексными величинами (так же как и другие Н-параметры). Усилительные свойства транзисторов на высокой частоте характеризуются модулем коэффициента усиления тока ¦а¦, ¦h31б] или ¦В¦. Частота, на которой значение ¦h31бl уменьшается на 3 дБ (около 30%) по сравнению с Наш, измеренным на низкой частоте, называется предельной частотой усиления тока fa.

Модуль усиления тока в схеме ОЭ уменьшается с ростом частоты более заметно, чем в схеме ОБ. В некоторой области частот параметр ¦h31э¦ обратно пропорционален частоте: ¦h31э¦=Fт/F. Частота F, — граничная частота усиления тока базы. На этой частоте модуль ¦Н21э¦ равен 1. Имеет место приближенное соотношение: fа=mFт где т=2 для бездрейфовых и т=1,6 для дрейфовых транзисторов.

К малосигнальным параметрам относятся также емкости переходов транзистора.

Емкость коллекторного перехода Ск — емкость, измеренная между коллекторным и базовым выводами транзистора при отключенном эмиттере и обратном смещении на коллекторе.
Емкость эмиттерного перехода Сэ — емкость, измеренная между выводами эмиттера и базы при отключенном коллекторе и обратном смещении на эмиттере. Значения емкостей Ск и Сэ зависят от приложенного напряжения. Если, например, указано значение Ск при напряжении U, то емкость Скх при напряжении U, можно найти из приближенной формулы: Скх = Cк(U/Uх)m, где m определяется таким же образом, как и в формуле .
Максимальная частота генерации Fмакс — наибольшая частота автоколебаний в генераторе на транзисторе. С достаточной точностью можно считать, что Fмакc — частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности равен единице.
Коэффициент шума Кш — отношение полной мощности шумов на выходе транзистора к части мощности, вызываемой тепловыми шумами сопротивления источника сигнала. Коэффициент шума выражается в децибелах. Его значение дается для определенного частотного диапазона. Для большинства транзисторов минимальные шумы наблюдаются при работе на частотах 1000.. .4000 Гц. На высоких и низких частотах шумы увеличиваются. Обычно минимальное значение Рш соответствует малым токам коллектора (0,1…0,5 мА) и малым коллекторным напряжениям (0,5… 1,5 В). Шумы резко увеличиваются при повышении температуры. Приводимые в справочных данных значения Рд, относятся к оптимальному внутреннему сопротивлению источника сигнала и режиму работы, которые и следует использовать при проектировании малошумящих усилителей.

Параметры большого сигнала характеризуют работу в режимах, при которых токи и напряжения между выводами транзистора меняются в широких пределах. Эти параметры используются для расчета ключевых схем, предоконечных и оконечных усилителей низкой и высокой частоты, автогенераторов.

Статический коэффициент усиления по току: Вcт=(Iк-Iко)/(Iб+Iко). В рассматриваемом случае ток коллектора и ток базы существенно превосходят тепловой ток коллектора 1„„, поэтому на практике пользуются формулой: Вст=Iк/Iб.
Статическая крутизна прямой передачи Sст — отношение постоянного тока коллектора к постоянному напряжению на входе транзистора. Параметр Sст используется для транзисторов средней и большой мощности, работающих в схемах, где источник входного сигнала имеет малое внутреннее сопротивление. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме насыщения измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов или определенной глубине насыщения.
Глубина насыщения — это отношение прямого тока базы к току, при котором транзистор находится на границе насыщения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора в режиме насыщения измеряется при тех же условиях, что и напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме насыщения.
Время рассасывания Тр — интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса и моментом, когда напряжение на коллекторе достигает уровня (0,1…0,3)Е„ — напряжение питания коллекторной цепи). Время рассасывания зависит от глубины насыщения транзистора и измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов.

Параметры предельных режимов работы.

Максимальная мощность, рассеиваемая прибором — Раакс- Так как в транзисторах подавляющая часть рассеиваемой мощности выделяется в области коллекторного перехода, то эта мощность практически равна максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе.
Максимальный ток коллектора — определяет максимальный ток коллектора при максимальном напряжении на коллекторе и максимально допустимой рассеиваемой мощности.
Максимальное обратное напряжение между коллектором и базой транзистора — Этот параметр используется обычно для расчета режима работы запертого транзистора или при включении его по схеме ОБ и генератора тока в цепи эмиттера.
Максимальное обратное напряжение на переходе эмиттер—база . Этот параметр используется для расчета режима работы, когда на входе действует запирающее напряжение (усилители в режиме В, различные импульсные схемы).
Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ макс при условии короткого замыкания эмиттера с базой. В ряде случаев этот параметр приводится при условии включения между базой и эмиттером резистора заданного сопротивления.Параметр Uкэ макс используется при расчетах режима работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и при отсутствии запирающего напряжения или когда оно мало, например, менее 1 В.
Максимальные значения токов, напряжений и мощности определяют границы области гарантированной надежности работы. Так как работа в предельном режиме соответствует самой низкой надежности, то использование предельных режимов в схемах, от которых требуется высокая надежность, не допускается.

Практика показывает, что при использовании полупроводниковых приборов в облегченных режимах надежность их работы повышается в десятки раз по сравнению с надежностью в предельном режиме.

Тепловые параметры полупроводниковых приборов устанавливают допустимые пределы или диапазоны температуры окружающей среды и самих приборов, при которых гарантируется их надежная работа Параметры предельных режимов устанавливаются исходя из условий обеспечения надежной работы транзисторов. Чтобы радиотехнические устройства на транзисторах работали безотказно, рабочие режимы транзисторов выбирают такими, при которых ток, напряжения и мощность не превышают 0,8 их максимально допустимых значений.

Электроника

В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев Электроника. М: Высшая школа, 1991 г. — 622 с.

В книге рассмотрены принципы работы и основы теории электронных приборов и схем, приведены основные сведения о принципе работы и свойствах типовых элементов электронных и оптоэлектронных устройств, усилительных каскадов, многокаскадных интегральных усилителей, аналоговых преобразователей электрических сигналов, электронных ключей, цифровых схем и автогенераторов. Второе издание (1-е-1982) дополнено новым материалом — пассивными компонентами электронных цепей, компонентами устройств для отображения информации, аналоговыми преобразователями электрических сигналов, перемножителями напряжений и детекторами электрических сигналов. К книге добавлены главы из первого издания, усеченные во 2-м.

Для студентов вузов, обучающихся по направлениям «Биомедицинская техника», «Приборостроение», «Электроника и микроэлектроника». Будет полезен студентам других направлений электротехнического профиля: «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», «Электроэнергетика» и др.

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
§ 1.1. РЕЗИСТОРЫ
Основные параметры резисторов
§ 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ
Основные параметры постоянных конденсаторов
1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ
Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75)
§ 1.4. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Основные параметры трансформаторов питания
ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ
§ 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Основные положения теории электропроводности.
Примесная электропроводность.
§ 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Концентрация носителей зарядов.
Уравнения непрерывности.
§ 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ
Контакт металл — полупроводник.
Контакт двух полупроводников p- и n-типов.
Свойства несимметричного p-n-перехода.
p-n-переход смещен в прямом направлении
Переход, смещенный в обратном направлении.

Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов.
2.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ
Пробой p-n-перехода.
§ 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
§ 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Выпрямительные диоды.
Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов
Импульсные диоды.
Полупроводниковые стабилитроны.
Варикапы.
Диоды других типов.
§ 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Математическая модель транзистора.
Три схемы включения транзистора.
Инерционные свойства транзистора.
Шумы транзистора.
Н-параметры транзисторов.
§ 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ
§ 2.9. ТИРИСТОРЫ
Симметричные тиристоры.
Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения
§ 2.10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Основные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения
§ 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ
Пассивные компоненты ИС.

Конденсаторы.
Индуктивности.
Транзисторы ИС.
Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах.
ГЛАВА 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
§ 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
§ 3.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА
Основные параметры и характеристики светодиодов
§ 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ
Основные характеристики и параметры фоторезистора
Фотодиоды.
Основные характеристики и параметры фотодиода
Фототранзисторы.
Основные характеристики и параметры фототранзистора
Фототиристоры.
Многоэлементные фотоприемники.
Фотоприемники с внешним фотоэффектом.
§ 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ
§ 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
§ 3.6. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
§ 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Основные параметры газонаполненных матричных панелей неременного тока
§ 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
§ 3.

9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ
§ 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ
§ 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ
§ 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Каскад с общим стоком.
§ 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
Входное сопротивление.
§ 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ
§ 4.7. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ
Сложные эмиттерные повторители.
§ 4.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ
§ 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ
§ 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ
4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ
4.

12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ
Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом.
Двухтактные выходные каскады.
§ 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ
ГЛАВА 5. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
§ 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Параметры RC-цепи связи.
§ 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ
5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
§ 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
§ 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
§ 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
§ 5.7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 6.1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
6.3. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Интеграторы на основе операционных усилителей.
§ 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Активные дифференцирующие устройства.
§ 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
§ 6.

6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
§ 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
§ 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ
§ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ
§ 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ
§ 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
§ 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ
7.5. КЛЮЧИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
§ 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
ГЛАВА 8. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ
§ 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
§ 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
8.3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ
§ 8.4. ТРИГГЕРЫ
§ 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ
§ 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ
Генераторы напряжения прямоугольной формы.
Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН).
Генераторы напряжения треугольной формы.

Генераторы синусоидальных колебаний.
Генераторы LC-типа.
Генераторы с кварцевыми резонаторами и электромеханическими резонансными системами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение
Схемы включения операционных усилителей
ЛИТЕРАТУРА

Описание МОП-транзистора

МОП n-типа: основными носителями являются электроны.
МОП p-типа: большинство носителей представляют собой дырки.

Положительное/отрицательное напряжение, приложенное к затвору (по отношению к подложке), увеличивает количество электронов/дырок в канале и увеличивает проводимость между истоком и стоком.

В _т определяет напряжение, при котором МОП-транзистор начинает проводить. Для напряжений менее В _т (пороговое напряжение), канал отключается.

При нормальной работе положительное напряжение между истоком и стоком (В _дс ).
Ток между истоком и стоком не течет (I _дс = 0) при V _гс = 0 из-за встречно-параллельных pn-переходов.

Для n-MOS с V _гс > В _тн , электрическое поле притягивает электроны, создавая канал.
Канал представляет собой кремний p-типа, который инвертируется в n-тип электронами, притягиваемыми электрическим полем.

Три моды, основанные на звездной величине V . _гс : накопление, истощение и инверсия.

С В _дс ненулевой, канал становится меньше ближе к стоку.

Когда V _дс <= В _гс — В _т (например, V _дс = 3В, В _гс = 5В и В _т = 1В), канал доходит до стока (так как V _гд > В _т ).

Это называется линейный , резистивный или ненасыщенный область, край. я _дс является функцией как V _гс и В _дс .

Когда V _дс > В _гс — В _т (например, V _дс = 5В, В _гс = 5В и В _т = 1В), канал ущипнул близко к сливу (начиная с V _гд < В _т ).

Это называется насыщенной областью. я _дс является функцией V _гс , почти не зависит от V _дс .

МОП-транзисторы можно смоделировать как переключатель, управляемый напряжением. я _дс — важный параметр, определяющий поведение, например, скорость переключения.

Какие параметры влияют на величину I ? _дс ? (Предположим, V _гс и В _дс фиксированы, т.е. 5В).
Расстояние между истоком и стоком (длина канала).
Ширина канала.
Пороговое напряжение.
Толщина оксидного слоя затвора.
Диэлектрическая проницаемость изолятора затвора.
Подвижность носителей (электронов или дырок).

Сводка характеристик нормальной проводимости:
Отсечка : накопление, я _дс по существу равен нулю.
Ненасыщенный : слабая инверсия, I _дс зависит от обоих V _гс и В _дс .
Насыщенный : сильная инверсия, I _дс идеально не зависит от V _дс .

В _т тоже важный параметр. Что влияет на его стоимость?

Большинство из них связано со свойствами материала. Другими словами, V _т во многом определяется на момент изготовления, а не условиями схемы, как у I _дс .

Например, параметры материала, влияющие на V _т включает:
Материал проводника затвора (полиэтилен против металла).
Изоляционный материал затвора (SiO ₂ ).
Толщина материала ворот.
Концентрация легирования канала.

Однако V _т также зависит от
В _сб (напряжение между источником и подложкой), которое обычно равно 0 в цифровых устройствах.
Температура: изменяется на -2 мВ/градус C для низких уровней легирования подложки.

Выражение для порогового напряжения имеет вид:

Пороговое напряжение (продолжение):

Типичные значения V _т для n- и p-канальных транзисторов +/- 700мВ.

Из уравнений можно изменить пороговое напряжение, изменив:
Концентрация легирования (N _А ).
Оксидная емкость (C _бык ).
Заряд состояния поверхности (Q _фк ).

Как видите, часто приходится настраивать V . _т .
Распространены два метода:
Изменить Q _фк введением небольшой легированной области на границе раздела оксид/подложка с помощью ионной имплантации.

Изменить С _бык с использованием другого изоляционного материала для ворот.

Слой Si ₃ № ₄ (нитрид кремния) с относительной диэлектрической проницаемостью 7,5 сочетается со слоем диоксида кремния (относительная диэлектрическая проницаемость 3,9).
Это приводит к относительной диэлектрической проницаемости около 6,9.0005

Для диэлектрического слоя той же толщины C _бык больше при использовании комбинированного материала, который снижает V _т .

В цифровых схемах подложка обычно удерживается на нуле.

Истоки n-канальных устройств, например, также удерживаются на нуле, за исключением случаев последовательного соединения, например,

Источник-подложка (V _сб ) может увеличиться в этом соединении, например. В _сбн1 = 0, но V _сбн2 /= 0,
В _сб добавляет к потенциалу канала-подложки:

Идеальное уравнение первого порядка для отсечка регион:

Идеальное уравнение первого порядка для линейный регион:

Идеальное уравнение первого порядка для насыщенность регион:

со следующими определениями:

Факторы, зависящие от процесса: .

Факторы, зависящие от геометрии: W и L.

Вольт-амперные характеристики n- и p-транзисторов.

Пример расчета бета транзистора:

Типичные значения для n-транзистора в 1-микронной технологии:

Вычислительная бета:

Как эта бета соотносится с p-устройствами:

Коэффициент усиления n-транзистора примерно в 2,8 раза больше, чем у p-транзистора.

Характеристики инвертора постоянного тока

Регион C является наиболее важным регионом. Небольшое изменение входного напряжения, В _в , приводит к БОЛЬШОМУ изменению выходного напряжения, В _из .

Это поведение описывает усилитель, вход усиливается на выходе. Усиление называется усилением транзистора, которое обозначается бета.

И у n-, и у p-транзисторов есть бета. Изменение их соотношения изменит характеристики выходной кривой.

Таким образом,

НЕ влияет на производительность переключения.

Какой фактор будет аргументом в пользу отношения 1 к ?

Емкость нагрузки!

Время, необходимое для заряда или разряда емкостной нагрузки, равно .

Поскольку бета зависит от W и L, мы можем регулировать соотношение, изменяя размеры ширины канала транзистора, делая p-канальные транзисторы шире чем n-канальные транзисторы.

Параметр, определяющий максимум шум напряжение на входе затвора, которое позволяет выходу оставаться стабильным.

Два параметра, низкий уровень шума (NM _Л ) и высокий запас по шуму (NM _Н ).

НМ _Л = разница в величине между максимальным НИЗКИМ выходным напряжением ведущего затвора и максимальным НИЗКИМ входным напряжением, распознаваемым управляемым затвором.

Идеальная характеристика: V _ИХ = В _ИЛ = (В _ОХ +В _ПР )/2.

Это означает, что передаточная характеристика должна переключаться резко (высокий коэффициент усиления в переходной области).

В _ИЛ определяется путем определения точки единичного усиления по V _ОХ .

Поэтому форма передаточной характеристики и V _ПР инвертора влияет соотношение .

В целом, низкий запас по шуму значительно хуже, чем высокий запас по шуму для Pseudo-nMOS.

Псевдо-nMOS был популярен для высокоскоростных схем, статических ПЗУ и PLA.

Пример: расчет запаса по шуму:

Передаточную кривую для инвертора псевдо-nMOS можно использовать для расчета запаса шума идентичных инверторов псевдо-nMOS.

Анализ схемы
— Как понять параметры транзистора
Задавать вопрос
спросил 5 лет, 2 месяца назад
Изменено 5 лет, 2 месяца назад
Просмотрено 534 раза
\$\начало группы\$
Я пытаюсь разработать схему с использованием транзистора, но не понимаю параметры транзистора, записанные в программе. Кто-нибудь знает, что означают следующие символы?
I_s,B_R,R_B,R_E,T_R, M_JE, C_JC0, V_JC, B_F, V_A, R_C, T_F, C_JE0, V_JE, M_JC
Я понимаю логику транзисторов PNP и NPN. Я не понимаю названия параметров здесь.
Спасибо!
вот рисунок из редактора:
транзисторы
схема-анализ
даташит
npn
3 pnp
pnp \$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Это параметры модели . В симуляторе схемы модель используется для имитации поведения транзистора. Одной из самых простых моделей является модель Transistor диода
. Разработчики схем чаще используют модель Hybrid Pi, это линеаризованная (малый сигнал) модель.
Список можно продолжать, есть много моделей .
Модель, используемая симулятором, будет еще более сложной, чем обе упомянутые выше модели.