Параметры транзисторов: основные параметры и характеристики, маркировка транзисторов

Содержание

Характеристики транзистора- основные параметры

Характеристики транзистора – диаграмма, которая отображает взаимоотношения между электрическим током и напряжением транзистора в конкретной конфигурации. Учитывая, что схемы конфигураций транзисторов аналогичны по отношению к двухпортовым схемам, они могут быть проанализированы с использованием кривых для характеристик, которые могут быть следующих типов:

1. Характеристики входа: они описывают изменения в токе на входе с изменением значений напряжения на входе, удерживающим напряжение на выходе постоянным.

2. Характеристики выхода: это диаграмма, отображающая противостояние тока на выходе и напряжения на выходе при неизменном токе на входе.

3. Характеристики передачи тока: это кривая характеристик, показывающая изменение тока на выходе в соответствии с током на входе, при этом напряжение на выходе постоянное.

Транзистор, который включен по схеме с общей базой

При такой конфигурации базовый вывод транзистора будет общим между выводами входа и выхода, как показано на рисунке 1. Данная конфигурация демонстрирует низкое полное сопротивление на входе, высокое полное сопротивление на выходе, высокий коэффициент усиления сопротивления и высокий коэффициент усиления напряжения.

Рисунок 1 Схема с общей базой

Характеристики входа

Рисунок 2 показывает характеристики входа схемы вышеописанной конфигурации, которые описывают изменение тока на эмиттере, IE с напряжением на базе-эмиттере, VBE удерживает напряжение на коллекторе-базе, VCB постоянно.


Выражение для сопротивления на входе выглядит следующим образом:

Характеристики выхода

Характеристики выхода для такой конфигурации (Рисунок 3) демонстрируют изменение тока на коллекторе, IC с VCB, где ток на эмиттере, IE является удерживаемой постоянной. Из показанного графика следует, что сопротивление на выходе может быть получено как:

Рисунок 3 Характеристики выхода

Характеристики передачи тока

Рисунок 4 демонстрирует характеристики передачи тока для вышеназванной конфигурации, которые объясняют изменение IC с IE, удерживающим VCB постоянным. Получившийся коэффициент усиления тока имеет значение меньше единицы и может быть математически выражен следующим образом:

Рисунок 4 Характеристики передачи тока

Транзистор, который включен по схеме с общим коллектором

Эта конфигурация транзистора имеет общий вывод коллектора между выводами входа и выхода (Рисунок 5) и также имеет отношение к конфигурации эмиттера. Это обеспечивает высокое полное сопротивление на входе, низкое полное сопротивление на выходе, коэффициент усиления напряжения меньше единицы и значительный коэффициент усиления тока.

Рисунок 5 Схема с общим коллектором

Характеристики входа

Рисунок 6 демонстрирует характеристики входа для этой конфигурации, которые описывают изменение в IB в соответствии с VCB, для обеспечения постоянного значения напряжения на коллекторе-эмиттере, VCE.

Рисунок 6 Характеристики входа

Характеристики выхода

Рисунок 7 показывает характеристики выхода для данной конфигурации, которые демонстрируют изменения в IE против изменений в VCE для постоянных значений IB.

Рисунок 7 Характеристики выхода

Характеристики передачи тока

Эти характеристики данной конфигурации (Рисунок 8) показывают изменение IE с IB, удерживающим VCE постоянным.

Транзистор, который включен по схеме с общим эмиттером

В данной конфигурации вывод эмиттера является общим между выводами входа и выхода, как показано на рисунке 9. Эта конфигурация обеспечивает среднее полное сопротивление на входе, среднее полное сопротивление на выходе, средний коэффициент усиления тока и коэффициент усиления напряжения.

Рисунок 9 Схема с общим эмиттером

Характеристики входа

Рисунок 10 показывает характеристики входа для данной конфигурации, которая объясняет изменение в IB в соответствии с VBE, где VCE является постоянной.

Рисунок 10 Характеристики входа

Исходя из рисунка, сопротивление на входе может быть представлено как:

Характеристики выхода

Характеристики выхода у такой конфигурации (Рисунок 11) также рассматриваются как характеристики коллектора. Этот график показывает изменение в IC с изменениями в VCE, когда IB удерживается постоянной. Исходя из графика, можно получить сопротивление на выходе следующим образом:

Рисунок 11 Характеристики выхода

Характеристики передачи тока

Эти характеристики данной конфигурации показывают изменение IC с IB, удерживающим VCE в качестве постоянной. Это может быть математически выражено как:

Это соотношение рассматривается как коэффициент усиления тока с общим эмиттером, и оно всегда больше единицы.

Рисунок 12 Характеристики передачи тока

Наконец, важно отметить, что несмотря на то, что кривые характеристик были объяснены касательно биполярных плоскостных транзисторов, аналогичный анализ является подходящим даже по отношению к полевым транзисторам.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Навигация по записям

Характеристики и параметры транзисторов | Основы электроакустики

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.

Основные параметры транзисторов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Параметры транзисторов зависят от схем включения и режимов работы. Наиболее распространены две схемы включения с общей базой (ОБ) и с общим эмиттером (ОЭ). Основными параметрами транзисторов. в этих схемах являются коэффициенты усиления по току а (для схемы ОБ) и (для схемы ОЭ), граничная чистота усиления по току а также предельно-  [c.151]

Выбор режима работы триода. Выбор схемы и режима работы, а также расчет усилителей на транзисторах, наиболее целесообразно производить в такой последовательности. Вначале, исходя из требований к усилителю по статическим характеристикам и типовым параметрам, выбирается тип транзистора, схема включения и режима работы по постоянному току. Рабочая точка выбирается в соответствии с формой усиливаемого сигнала по усредненным статическим характеристикам транзистора. Для данной рабочей точки по соответствующим характеристикам определяются значения основных параметров транзистора. Затем аналитическим путем производится расчет коэффициента усиления, полосы пропускания и других параметров усилителя. Такой метод позволяет быстро производить оценку основных параметров схемы и правильно выбирать режим работы каскада.  [c.151]


ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ, ПРИГОДНЫХ ДЛЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ  [c.65]

Основные параметры транзисторов  [c.174]

Перечислить основные параметры транзистора.  [c.175]

Основными параметрами транзисторов являются коэффициент усиления по току допустимая мощность, рассеиваемая коллектором максимальное обратное напряжение, прикладываемое к эмиттерному и коллекторному переходам максимальный ток эмиттера и коллектора обратный ток коллектора и диапазон рабочих температур.  [c.147]

В табл. 9 приведены основные эксплуатационные параметры транзисторов, применяемых в схемах автоматических противокоррозионных устройств.  [c.65]

При подключении тахометра в цепь транзистор VT2 переключается в состояние насыщения ток базы протекает по цепи резистор RIO — транзистор — резистор R5. Конденсаторы С6 и С5 заряжаются током, протекающим по цепи R7—pV—R4—С5—VT2—R5. При этом транзистор VT находится в состоянии насыщения, так как напряжение между эмиттером и коллектором меньше падения напряжения на резисторе R8. В момент размыкания контактов прерывателя образуется стартовый импульс, который переключает транзистор VTI в состояние насыщения, и через вольтметр проходит импульс с длительностью, определяемой параметрами разрядной цепи конденсатора С5 и резистора RIO. Транзистор VT2 под действием обратных связей переключается в состояние отсечки. Время отсечки транзистора VT2 зависит от длительности разряда конденсатора С. э через открытый транзистор VTI—R5—VD3—RIO. Частота импульсов, подаваемых мультивибратором на измерительный прибор, равна частоте срабатывания прерывателя, а время разряда конденсатора выбирается меньшим, чем время между последовательными его размыканиями при максимальном значении п. Таким образом, измерительный прибор показывает силу среднего эффективного тока, которая пропорциональна частоте импульсов, получаемых на мультивибраторе. Амплитуда силы тока, подаваемого мультивибратором, регулируется с помощью резистора R7 в процессе настройки тахометра. Для уменьшения погрешности при изменении температуры окружающей среды в схеме предусмотрен терморезистор R3. Защита транзистора VTI осуществляется диодом VD2. Основные параметры отечественных тахометров приведены в табл. 11.19.  [c.336]
Основными параметрами, которыми следует руководствоваться при выборе транзистора, являются  [c.471]

Параметры транзисторов при старении изменяются незначительно, поэтому считаем => 0. Величина Rв в основном определяется входным сопротивлением транзистора следующего каскада и, следовательно, Ср = 0. Как уже отмечалось, при рас-  [c.732]

Расчет допусков на влажность. Как уже отмечалось, под влиянием влаги параметры транзисторов и конденсаторов практически не меняются, поэтому их погрешности можно принять равными нулю. Это относится и к / н, так как его величина в основном определяется параметрами транзистора. Следовательно, погрешности увлажнения будут определяться изменением сопротивлений резисторов МЛТ. По ТУ на резисторы МЛТ для сопротивлений до 1 МОм коэффициент увлажнения находится в пределах от —3 до +6%. Полагая распределение КУ нормальным и симметричным, имеем  [c.732]

В тайл. 23. 30 приведены основные параметры маломощных низкочастотных и высокочастотных германиевых транзисторов.  [c.720]

Надежность и экономичность — вот основные параметры, позволившие транзисторам очень быстро совершить революционный переворот в электронике. Но этот переворот не успел закончиться, как на смену схемам с дискретными компонентами на транзисторах стали приходить интегральные схемы. Собственно говоря, во многих случаях — особенно при больших мощностях сигналов — интегральные схемы прекрасно работают в в комплексах с отдельными, дискретными транзисторами, которые и используются в качестве мош ных элементов.  [c.79]

Для обеспечения таких же, как и в радиоприемнике А-370 , режимов работы по постоянному току транзисторов УРЧ, УПЧ, преобразователя частоты и первых двух каскадов УЗЧ сопротивление резистора К27 выбрано равным 330 Ом. Для повышения стабильности основных параметров радиоприемника при колебаниях напряжения источника питания и для повышения устойчивости работы радиоприемника при отрицательной температуре окружающей среды все радиочастотные каскады и предварительные каскады УЗЧ стабилизированы по напряжению с помощью стабилитрона УОЗ.  [c.17]

Посмотрев на эту диаграмму, специалист сразу определит шум в данной схеме, хотя его частотные компоненты и меньше полезного сигнала почти в 2000 раз, в целом настолько сильный, что будет создавать значительные звуковые помехи. Следовательно, необходимо выявить основную причину возникновения шума, а затем изменить схему таким образом, чтобы он уменьшился. В выходном файле вы найдете подробные данные относительно того, какой вклад вносят в полный шум резисторы и параметры транзистора (см. листинг). Например, из таблицы для частоты f = 100 кГц вы узнаете, что значительное влияние на возникновение шумов оказывает внутреннее сопротивление источника напряжения. И здесь у разработчиков есть немало возможностей для оптимизации.  [c.189]

Это способствует повышению КПД усилителя, которое можно физически объяснить преобразованием мощности высших гармоник в мощность основной частоты на нелинейной емкости коллекторного перехода. Верхняя же полуволна вследствие уменьшения емкости коллекторного перехода при возрастании напряжения на нем получается заостренной, что и приводит к увеличению П . Описанные явления называются параметрическими, так как являются следствием изменения параметров транзистора под действием усиливаемых колебаний. В данном случае происходит параметрическое преобразование мощности колебаний одной частоты (точнее, нескольких частот) в мощность колебаний другой частоты.  [c.133]

АФАР находят биполярные и полевые транзисторы. Основными параметрами СВЧ транзисторов, применяемых в выходных каскадах активных модулей передающей АФАР и определяющих в основном энергетические характеристики антенной решетки, являются выходная мощность, коэффициент усиления и КПД. На рис. 1.9 приведены зависимости выходной мощности от частоты современных мощных биполярных и полевых транзисторов 0.1, 27—29]. Мощные  [c.29]

Для обеспечения требуемой защиты элементов аппаратуры вместо диода может быть использован транзистор, переход эмиттер — коллектор которого включается в цепь питания аппаратуры. При прав ильно выбранных параметрах транзистора падение напряжения в его переходе эмиттер — коллектор может быть умень шено до 0,2 — 0,3 В, а в некоторых случаях оказывается даже воз можным совместить в транзисторе как основные его функции, так и функции защиты эл ементов цепей от напряжения обратной полярности. В обоих случаях обязательным условием является Применение транзисторов, у которых допустимое напряжение эмиттер — база не ниже напряжения источника питания аппа ратуры.  [c.26]


Основным объектом анализа является исследование нагрузок, которым подвергаются элементы схемы во время работы. Уравнения изменений нагрузок, выраженные через параметры элементов и решения матриц, вводятся в вычислительную машину и решаются ею. Максимальные значения каждой нагрузки (запоминаемые машиной и выводимые на печать после завершения программы вычислений, а также в каждом случае отказа в процессе анализа) анализируются после выполнения программы, чтобы определить, не будут ли перегружаться элементы во время работы при изменении различных параметров. Например, перегрузка транзистора может быть определена при анализе мощности рассеяния на его коллекторе (фиг. 1.17)  [c.47]

Коэффициент асимметрии у параметров работоспособности реле РЭС-6 лежит в диапазоне — 2,2 + 0,3. В большинстве сечений случайных процессов распределения имеют небольшую отрицательную асимметрию (в среднем 0,25). У резисторов кривые распределений скошены влево. Коэффициент асимметрии резисторов лежит в пределах 0,3—1,6. Параметры работоспособности транзисторов имеют в основном положительную асимметрию до 2,2—2,5.  [c.141]

И конденсатор С5 разряжается по цепи эмиттер—коллектор транзистора VT2 — резистор RIO. При этом транзистор У7 4 переходит в закрытое состояние, и пока конденсатор С5 не разрядится, остается закрытым, так как к его базе приложен отрицательный потенциал. Транзистор VT2 в этом случае открыт под действием силы тока, протекающего по цепи R9—R8. При открытом состоянии транзистора VT2 через измерительный прибор Р проходит импульс, длительность которого определяется параметрами разрядной цепи конденсатора С5 (в основном цепи Я10— G5). После разряда конденсатора С5 мультивибратор скачкообразно переходит в исходное устойчивое состояние до поступления нового запускающего импульса.  [c.174]

К генератору импульсов относятся транзистор ПШ, трансформатор Тр, конденсатор С2, диоды ДЗ—До и резистор Н2. На гене-ратор импульсов подается напряжение питания, пульсация которого сглаживается конденсатором С1, а ток во входной цепи ограничивается резистором Н1. Транзисторно-трансформаторный контур генератора импульсов одновременно выполняет функции стабилизатора напряжения, подаваемого на Я—С-цепочку и триггер. Этим практически исключается зависимость выдержки времени от изменения иапряжения питания. Основное звено — цепочка Н—С, параметрами которой определяется требуемая выдержка времени. В цепь этого звена входят конденсатор СЗ, резисторы ЯП—ИЗО, сопротивление которых изменяется двумя переключателями В1 п 32. Пороговым диодом и делителем напряжения Н3—Я5 создается опорное напряжение, устанавливаемое с помощью резистора Я5 на заводе-изготовителе.  [c.42]

Включение я выключение машин, регулирование и контроль различных параметров процесса сварки в контактных машинах осуществляются в основном с помощью электрических аппаратов и приборов. В последнее время в системах управления оборудования для контактной сварки широко применяются изделия электронной техники — транзисторы, бесконтактные логические элементы, кремниевые выпрямители, тиристоры, игнитроны.  [c.97]

Первые массовые автоматические регуляторы, построенные на базе электронных усилителей, так же как и первые цифровые и аналоговые вычислительные машины, появились после второй мировой войны. Это были громоздкие и капризные сооружения. Основным активным элементом в них была электронная лампа, вакуумный прибор, созданный еще на рубеже XX в. и ведущий свое начало от Эдисона. Правда, технология производства и качество их резко улучшились за 50 лет. Возросла и долговечность, но сам по себе принцип вакуумного прибора несет в себе возможность быстрого старения, а необходимость в подогреваемых цепях накала (нужно создавать электронную эмиссию катода) — склонность к катастрофическим, т. е. мгновенным и полным отказам. Первые транзисторы, разрабатывавшиеся главным образом на основе германия, по своим параметрам выглядели слабыми конкурентами электронным лампам — и усиление, и частотные характеристики, и неустойчивость к температурным и радиационным воздействиям казались многим разработчикам непреодолимыми препятствиями.  [c.78]

Подвижный ионный заряд N ) обусловлен в основном положительно заряженными ионами щелочных металлов Li , Na» и i и, возможно, протонами Н . В начале 1960-х годов, когда разрабатывалась МОП-технология, основная трудность изготовления МОП-транзисторов заключалась в том, что их параметры были нестабильными например, пороговое напряжение  [c.68]

Инвертор при мощностях свыше нескольких десятков вольт-ампер выполняют не по схеме автогенератора, а с независимым возбуждением (с усилителем мощности). В таком инверторе не наступает насыщение силового трансформатора, он мепее чувствителен к изменениям нагрузки, и при формировании сигнала управления специальной формы может стабилизировать выходное напряжение. Независимо от того,. по какой схеме выполнен силовой каскад, его режим работы определяется рядом основных соотношений. Сравнение различных силовых каскадов проведем по следующим параметрам загруженности транзистора относительно входного напряжения qu= использованию инвер-  [c.207]

Изменение температуры окружающей среды оказывает влияние на параметры элементов транзисторного стабилизатора. Изменяют свои параметры резисторы, конденсаторы, но основное влияние оказывают изменения параметров самих транзисторов и стабилитронов.  [c.271]

Широкополосные трансформаторы. Эти устройства, называемые сокращенно ШПТ, в последние годы стали одним из основных элементов схем транзисторны передатчиков, в особенности широкополосных. Современный транзисторный КВ радиопередатчик нередко содержит больше ШПТ, чем транзисторов. ШПТ выполняют в них функции согласования сопротивлений, симметрирования, сложения и разделения мощности, а также переворота (инверсии) фазы ВЧ напряжения. Они характеризуются следующими параметрами.  [c.145]


Рассмотрим основные параметры транзисторов, которые могут быть использованы в качестве управляющих элементов (см. прилож. 4).  [c.18]

Рассмотрим, какие возможности представляют стабилитрона по напряжению стабилизации и допустимому току. Данные основных параметров кремниевых стабилитротюв, выпускаемых в настоящее время, приведены в нрнлож. 2. Резистор Я следует выбирать таким, чтобы при минимальном напряжении /дом генератора ток через стабилитрон был не менее 0,1/ст.макс. По току стабилитрон должен быть выбран таким образом, чтобы максимальный допустимый ток стабилизации /ст.мапс был в 2—3 раза больше тока базы транзистора, который отпирается стабилитроном.  [c.15]

Транзисторы, предназначенные в основном для применения в силовых цепях, используют и в некоторых устройствах, где токи нагрузки не превыша ют десятых долей ампера, но где транзи сторы должны работать в активном режиме со значительным падением напряжения в цепи эмиттер — коллектор. В этом случае лимитирующим параметром транзистора становится величина Ртах — Такой режим, в частности, характерен для выходныхтран зисторов стабилизаторов напряжения, а также мощных эмиттер -ных повторителей.  [c.26]

С помощью коммутатора 36.3734 можно решить в основном все функциональные задачи по обеспечению необходимых выходных параметров системы зажигания, но он обладает невысоким уровнем надежности. Расширение числа функций обеспечивается в результате большего числа активных и пассивных изделий электронной техники, что при одинаковом уровне технологии, неизбежно приводит к снижению надежности. Решение задачи повышения надежности изделий, функционально подобных коммутатору 36.3634, заключается в применении новых технологических операций, изменяющих и конструктивное исполнение изделий. В коммутаторах БСЗ с регулируемым периодом накопления для реализации сложных функций управления применяются микросхемы К1401УД1 вместо транзисторов.  [c.235]

Основными недостатками моделей транзистора, полученных путем модификации модели Эберса—Молла, являются отсутствие непосредственной физической интерпретации таких параметров, как /до, faN, и синтез конфигурации эквивалентной схемы на основе эмпирического подхода. Следствием этих недостатков являются трудности определения формул связи ряда электрических и структурных параметров модели и неюзможность построения более точных многосекционных моделей путем развития двухсекционной модели Эберса—Молла.  [c.59]

Неизвестные функции этой системы — концентрация дырок и электронов р(х, у, z, t) и п х, у, z, t) и напряженность электрического поля Е(х, у, Z, t). Вместо Е может фигурировать электрический потенциал ф(д , у, z, t), так как Е=—gradf. Краевые условия состоят из начальных условий, характеризующих распределение зависимых переменных по объему кристалла в начальный момент времени, и граничных, задающих значения зависимых переменных на границах рассматриваемой полупроводниковой области. Геометрические размеры и конфигурация диффузионных областей и омических контактов транзистора также учитываются граничными условиями. Параметрами этой модели являются основные электрофизические параметры полупроводника. Дифференциальные уравнения в частных производных можно решать методами конечных разностей либо конечных элементов. С помощью физико-топологической модели можно с высокой степенью точности определить основные статические и динамические характеристики транзистора. Модель не учитывает влияния магнитного поля и возможных неоднородностей полупроводникового материала, что несущественно для моделирования реальных транзисторов, так как большее значение имеет точное определение параметров модели. Применение подобных моделей транзистора в задачах анализа электронных схем практически нереализуемо. Они применяются только для идентификации параметров более простых схемных моделей транзистора.  [c.132]

Модель программы ПА-1 получается в случае, если область базы представить одной секцией модели Линвилла и пренебречь дрейфовыми составляющими токов перехода. Для статического режима получим распределение токов в базе (рис. 6.2,а). Здесь /э, /б, /к — токи через выводы эмиттера, базы и коллектора. Электроны, инжектируемые эмиттером и коллектором в базу, частично рекомбинируются в ней, образуя рекомбинационные токи, а частично достигают противоположного перехода. Здесь / э, /пк — общий электронный ток соответственно через эмиттерный и коллекторный переходы. Рекомбинация происходит во всей области базы. Параметры и переменные усредняются в пределах секции, поэтому рекомбинационный ток представляется в виде двух сосредоточенных составляющих /рек.э и /рек.к. Ток ПереНОСа /г = / э—/рек.э. Дырочная составляющая эмиттерного диффузионного тока /рэ не создает переноса носителей между эмиттером и коллектором, так как для основных носителей в базе р-типа переходы создают не пропускающий дырки потенциальный барьер. Поэтому ток /рэ полностью входит в ток базы. Сумму рекомбинационного /рек.э и дырочного тока /рэ обозначим /эд. Аналогично, /кд — сумма рекомбинационного /рек.к и дырочного тока /рк коллекторного перехода в зоне базы. Задачу получения математической модели транзистора можно сформулировать следующим образом — необходимо связать токи /г, /эд, /кд с напряжениями (по отношению к базе) на эмит-терном 7эб и коллекторном [/кб переходах. Представив эти токи как зависимые источники, можно от распределения токов в базе перейти к исходному варианту эквивалентной схемы. Дополнив статическую схему емкостями эмиттерного Сэ и коллекторного Ск переходов, сопротивлениями утечки переходов Яуэ, Яук и объемными сопротивлениями тел базы Гб и коллектора Гк, получим полную эквивалентную схему транзистора (рис. 6.4).  [c.134]

Задачи анализа цифровых схем связаны с исследованием схем невысокой степени сложности (до 100 транзисторов)—цифровых микросхем малой степени интеграции, фраг.ментов БИС и др., и сложных схем БИС с учето.м распределенных параметров электрических цепей, связывающих фрагменты БИС между собой. Основным методом анализа в первом случае является численное решение системы (6.12) на заданном интервале времени при заданном наборе входных импульсов или уровней напряжения. Обычно используются неявные методы интегрирования невысокого порядка точности с переменным шагом. В ходе интегрирования рассчитываются выходные статические и дина.мические параметры — функционалы, характеризующие цифровые схемы уровни логической 1 и О , времена задержек и длительности фронтов выходных сигналов и т. п. Во втором случае необходима разработка специальных быстродействующих алгоритмов анализа БИС.  [c.146]

В этой главе мы попытались описать моделирование МОП-транзисторов с помощью численных методов. Были обсуждены физические основы и кратко рассмотрены все более усложняющиеся численные методы. Безусловно, только развитие основ физики полупроводников приведет к разработке моделей, пригодных для более надежного моделирования работы приборов, т. е. моделей, которые соответствовали бы достижениям технологии на современном уровне миниатюризации. Наиболее важная цель моделирования, а именно способность прогнозировать характеристики нового прибора на этапе проектирования, может быть достигнута только в том случае, если физические параметры в основных уравнениях будут проанализированы еще более тщательно. Возможно, для этого придется полностью пересмотреть некоторые общепринятые предположения и приближения и, по-видимому, это единственный способ освободиться от огромного количества подгоночных параметров и эвристических формул, которые все еще моделируют с той или иной точностью некоторые сложные физические явления. До разработки наиболее адекватной модели нужно провести очень тщательный анализ собственно физических процессов. Широкие возможности аппарата численного анализа в предсказании свойств приборов были продемонстрированы на примере программы моделирования МОП-транзистора -MINIMOS.  [c.446]


Концентрация примеси задается следующим образом каждому узлу конечно-элементной структуры сопоставляется плотность электрически активных ионов примеси. Это осуществляется либо заданием измеренных значений, либо использованием результатов расчета технологических процессов, либо описанием профиля распределения примеси с помощью ряда аналитических выражений. Включенная в препроцессор программа DOPING позволяет до выполнения основных расчетов по программе FIELDAY визуально проверить профили распределения примесей, чтобы убедиться в правильности задания параметров моделируемого прибора. Распределение концентрации примеси на дисплее можно изобразить с помощью линий уровня, графиков в некоторых сечениях, либо в виде трехмерной поверхности. На рис. 16.9 показан профиль распределения примеси в биполярном транзисторе в виде трехмерной поверхности.  [c.474]

Помехообразующими элементами являются входной выпрямитель yD7…yD (генерирует, в основном, симметричное напряжение помех с уровнем до 90 дБ резко снижающемся в диапазоне до 1МГц) конденсатор входного фильтра С1 (генерирует, в основном, симметричное напряжение помех из-за паразитных параметров R и L при прохождении через конденсатор переменной составляющей импульсов тока силовой цепи L способствует генерации помех на частотах мегагерцевого диапазона) диоды VD5 размагничивающей обмотки, VD8 — защитной цепочки, VD6 — выпрямительной и VD7 коммутационной выходной цепи (генерируют кондуктивные помехи в силовую и нагрузочную цепи) силовой трансформатор TV (генерирует помехи излучения, симметричные и несимметричные кондуктивные помехи в силовой и нагрузочной цепях) силовой транзистор VT1 (генерирует в основном несимметричные и симметричные помехи во входной и выходной через трансфор-  [c.326]

Уменьшение уровня гармоник в передатчике достигается снижением уровней сигналов, подаваемых и снимаемых с каскадов усиления, умножения и преобразования частоты. Поскольку все эти каскады являются генераторами гармоник, важно, чтобы в схемах каскадов не было цепей, резонирующих на ненужных гармониках и усиливающих их. Такие цепи образуются индуктивностями соединительных проводов и паразитными емкостями, в том числе емкостями электродов ламп и транзисторов. Во многих случаях паразитные резонансы можно обнару жить с помощью гетеродинного индикатора резонанса, который, кроме основной Частоты, индицирует побочные. Если частота резонанса совпадает с частотой мешающего колебания, необходимо устранить резонанс или, по крайней мере, изменить его частоту, изменяя параметры элементов, выбывающих его. Например, можно изменить длину проводов или заменить конденсаторы. Включение йнтипаразитных сопротивлений и контуров, помимо устрйТ1ения самовозбуждения, снижает и уроЬень гармоник.  [c.248]

Для реализации этого требования необходимо обеспечить рабо ту транзистора в режиме с минимальным падением напряжения в его переходе эмиттер — коллектор. Таким режимом является ре жим насыщения транзистора, поэтому при выборе типа транзи стора для коммутации токов в силовых цепях, в первую очередь, следует оценивать величину Пканас Следует, однако, иметь в виду, что в случае работы транзистора с высокой частотой комму тации тока, в особенности при растянутых фронтах его изменения, основным фактором, определяющим величину рассеиваемой мощ ности, являются потери энергии в периоды нарастания и уменьше -ния силы тока. Поэтому для данных условий работы транзистор а наиболее важным его параметром является величинаР.  [c.25]


3.7. Эксплуатационные параметры транзисторов

Транзисторы характеризуются эксплуатационными параметрами, предельные значения которых указывают на возможности их практического применения. При работе в качестве усилительных приборов используются рабочие области характеристик биполярных транзисторов в соответствии с рисунком 3.12, а.

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

  • максимально допустимый ток коллектора, обозначаемый для биполярных транзисторов как IК MAX. Превышение IК MAX приводит к тепловому пробою коллекторного перехода и выходу транзистора из строя.

  • максимально допустимое напряжение между выходными электродами:

UКБ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОБ,

UКЭ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ.

а) рабочая область выходных характеристик,

б) зависимость РК МАХ от температуры

Рис. 3.12. Предельные параметры транзисторов

Это напряжение определяется значениями пробивного напряжения коллекторного перехода биполярных транзисторов;

  • максимально допустимая мощность, рассеиваемая выходным электродом транзистора. В биполярном транзисторе это мощность РК MAX, рассеиваемая коллектором и бесполезно расходуемая на нагревание транзистора. У биполярных транзисторов при недостаточном теплоотводе разогрев коллекторного перехода приводит к резкому увеличению IК. Процесс имеет лавинообразный характер и транзистор необратимо выходит из строя, поэтому БТ нуждаются в схемах температурной стабилизации режима.

При повышении температуры окружающей среды мощность РК MAX уменьшается (рисунок 3.12, б).

3.8 Частотные свойства биполярных транзисторов

Частотные свойства транзисторов определяют диапазон частот синусоидального сигнала, в пределах которого прибор может выполнять характерную для него функцию преобразования сигнала. Принято частотные свойства приборов характеризовать зависимостью величин его параметров от частоты.

Для биполярных транзисторов в основном представляет интерес зависимость от частоты коэффициента передачи входного тока, а также зависимость входного и выходного сопротивлений. Обычно рассматривается активный режим при малых амплитудах сигнала в схемах включения с ОБ и ОЭ.

В динамическом режиме между входными и выходными сигналами появляются фазовые сдвиги и вместо приращений токов и напряжений необходимо брать комплексные величины, поэтому и параметры заменяются комплексными (частотно зависимыми) величинами.

Проведем анализ частотных свойств коэффициентов передачи, используя Т-образную линейную модель (эквивалентную схему) транзистора (рисунки 3.10 и 3.11).

На частотные свойства БТ влияют время пролета носителей через базу Б, а также ёмкости эмиттерного и коллекторного переходовСЭ,СКи объёмное сопротивление базы.

При рассмотрении работы транзистора р-п-р в схеме ОБ оказывается, что диффузионный характер распространения неравновесных дырок в базовой области приводит к дисперсии времени их прибытия к коллекторному переходу. С ростом частоты из-за этого уменьшается амплитуда сигнала на выходе транзистора, а, следовательно, и коэффициент передачи тока. Допустим, что в момент поступления на вход транзистора положительного полупериода сигнала через эмиттерный переход инжектируется большое число дырок. Часть из них быстро достигает коллекторного перехода; другая же часть, двигаясь по более длинному пути, задерживается. При высокой частоте сигнала, когда среднее время перемещения дырок в базовой области сравнимо с его периодом, положительный полупериод быстро сменяется отрицательным. В течение действия отрицательного полупериода число инжектированных дырок уменьшится, и часть их дойдет до коллекторного перехода одновременно с запоздавшими дырками от положительного полупериода. В результате этого сигнал на выходе транзистора получится усредненным, а усилительный эффект и коэффициент h21Б уменьшатся.

Чем больше толщина базовой области и, следовательно, чем больше среднее время пролета базы дырками, тем сильнее проявляется запаздывание носителей и тем меньше коэффициент передачи тока. Для транзисторов типа р-п-р время диффузионного перемещения . Это время соответствует примерно периоду колебания напряжения переменной частоты , которое транзистор еще усиливает.

На частотные свойства транзистора влияют сопротивления его переходов и базы. Полное сопротивление эмиттерного перехода представляет собой параллельное соединение активной и реактивной составляющих. Активное сопротивление является прямым дифференциальным сопротивлением эмиттерного переходаrЭ. Для малого входного сигнала его величина не превышает нескольких десятков Ом. Реактивное сопротивление определяется суммарной емкостью перехода, состоящей из заряднойСЭ0и диффузионной

СЭ ДИФемкостей. Последняя определяется как отношение приращения заряда инжектированных носителей к вызвавшему его приращению эмиттерного напряжения.

Из-за малой толщины базы ∆wБтранзистора количество инжектированных в нее носителей будет меньше, чем в диоде, аналогичной конструкции, поэтомуСЭ ДИФв транзисторе также меньше, чем в диоде.

Рис. 3.16. К пояснению изменения заряда в базе транзистора при изменения на его эмиттере

Рисунок 3.16 иллюстрирует образование емкости СЭ ДИФзаштрихованная площадь определяет приращение числа инжектированных носителей, пропорциональное приращению заряда в базеdQ, при измененииdUЭБ.Хотя эмиттерные емкостиСЭ0иСЭ ДИФзначительны (СЭ0достигает 100-150 пФ,

СЭ ДИФ— 1000 пФ), но, так как они шунтированы малым сопротивлениемrЭ, их следует учитывать только на очень высоких частотах (порядка десятков мегагерц). На этих частотах часть эмиттерного тока, ответвляющегося через емкость, становится значительной, в результате чего уменьшается коэффициент инжекции и увеличивается сдвиг фазφ.

Полное сопротивление коллекторного перехода также представляет собой параллельное соединение активной и реактивной составляющих: активного дифференциального сопротивления коллекторного перехода rКпорядка 1 МОм и суммы емкостей — собственнойСК0(в среднем около 10 пФ) и диффузионнойСК ДИФ<СК0. СопротивлениеrКопределяется тем, что изменение напряжения приводит к изменению толщины перехода и, следовательно, толщины базы на ΔwБ. Отсюда изменяется число дырок, которые рекомбинируют в базе, и величина токаIKчерез коллекторный переход приIЭ=const. Диффузионная емкость коллекторного перехода определяется как приращение заряда неосновных носителей в базе к вызвавшему его приращению напряжения ΔUКБприIЭ=const. С изменениемUКБменяется толщина базы, а следовательно, и общее число дырок в базовой области и их заряд. Из-за большого сопротивленияrKшунтирующее действие емкости, несмотря на ее малую величину, сказывается на частотах порядка звуковых. Если, например, считатьСK0= 10 пФ иrK = 1 МОм, то равенствоrK =1/2nfCK0 удовлетворяется приf=16 кГц. Таким образом, шунтирующее действиеСK0сказывается на гораздо более низких частотах, чем действиеСЭ. Полное сопротивление коллекторного перехода на высоких частотах сильно уменьшается. Поэтому при рассмотрении частотных свойств транзистора приходится обычно считаться с емкостьюСК0; при конструировании транзистора эту емкость стремятся по возможности уменьшить либо путем уменьшения рабочей поверхности коллекторного перехода, либо увеличением его толщины. Влияние активного сопротивления базына частотные свойства транзистора можно пояснить следующим образом. СопротивлениеrЭи емкость эмиттерного перехода совместно собразуют частотнозависимый делитель напряжения (рисунок 3.17). Чем больше, тем меньше управляющее напряжение на эмиттерном переходеUП, С ростом частоты модуль эмиттерного сопротивления из-за наличия емкостиСЭуменьшается и управляющее напряжениеUП также падает.

Нет надобности рассматривать влияние на частотные свойства транзистора каждого элемента в отдельности. Совместно все эти факторы влияют на коэффициент передачи тока эмиттераh21Б, который становится комплексным, следующим образом:

,(3.34)

где h21Б0— коэффициент передачи тока эмиттера на низкой частоте,f – текущая частота,fh21Бпредельная частота.

Модуль коэффициента передачи тока эмиттера равен:

(3.35)

Нетрудно заметить, что модуль коэффициента передачи h21Бна предельной частотеfh21Бснижается враз.

Сдвиг по фазе между входным и выходным токами определяется формулой

. (3.36)

Для схемы с ОЭ известно соотношение

.(3.37)

Подставляя (3.37) в (3.34) получим

,(3.38)

где .

Модуль коэффициента передачи тока базы будет равен

. (3.39)

Частотные зависимости коэффициентов передачи тока в схемах ОЭ и ОБ представлены на рисунке 3.18 (логарифмический масштаб).

Рис. 3.18. Зависимости коэффициента передачи тока БТ от частоты

Более быстрое изменение с ростом частоты модуля |h21Э| по сравнению с | h21Б | (рисунок 3.18) объясняется тем, что разность (1- h21Б ) в выражении меняется быстрее, чем h21Б и увеличением фазового сдвига с частотой. На низких частотах иIK мало отличается по величине от IЭ; IБ имеет малую величину (рисунок 3.19, а). С ростом частоты ток IК начинает отставать от тока IЭ, а ток IБ увеличивается даже при неизменном значении IК (рисунок 3.19, б).

Рис. 3.19. Векторные диаграммы токов транзистора

а) на низких частотах б) на высоких частотах

Граничная частотаfГР— это такая частота, на которой модуль коэффициента передачиh21Э=1. Из (3.39) получим, чтоfГР fh21Эh21Э0.

Как видно из (3.38), частотные свойства БТ в схеме ОЭ значительно уступают транзистору, включенному по схеме с ОБ.

Транзистор можно использовать в качестве генератора или усилителя только в том случае, если его коэффициент усиления по мощности КP 1. Поэтому обобщающим частотным параметром являетсямаксимальная частота генерирования или максимальная частота усиления по мощности, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице. Связь этой частоты с высокочастотными параметрами определяется выражением

, (3.40)

где fh21Б – предельная частота в мегагерцах;– объемное сопротивление в Омах;CК – емкость коллекторного перехода в пикофарадах;fMAX – в мегагерцах.

Следовательно, что для увеличения fMAX транзистора нужно по возможности увеличивать предельную частоту fh21Б и уменьшать и СК. Теоретически для транзистора типа р-п-р .Чтобы повысить предельную частоту, следует уменьшить толщину базовой области wБ и применять материалы с большой подвижностью носителей μ, так как D = (kT/q)μ. В германиевых транзисторах, например, предельная частота fh21Б больше, чем в кремниевых. Однако нужно отметить, что транзисторы типа

п-р-п не имеют преимуществ перед транзисторами р-п-р в отношении частоты fMAX. Это объясняется тем, что, хотя в первых частотах fh21Б выше (для германия примерно в два раза), одновременно в том же отношении возрастает и сопротивление базы , зависящее от подвижности в ней основных носителей, т. е. дырок в транзисторе типа п-р-п. Поэтому частота fMAX остается неизменной. Для уменьшения емкости СК нужно уменьшить площадь коллекторного перехода SК, а также увеличить коллекторное напряжение UКБ и удельное сопротивление базы и коллектора.

Однако, если уменьшить толщину базы wБ, то h21Б0 и f h21Б увеличатся, но одновременно увеличится и . Если же для уменьшения rБ уменьшить удельное сопротивление базы ρБ, то это приведет к уменьшению h21Б0 и пробивных напряжений переходов, а также к росту СК. С уменьшением площади перехода SК уменьшаются максимально допустимая мощность, выделяемая на коллекторном переходе, и величина рабочего тока. Увеличение коллекторного напряжения UКБ ограничивается напряжением пробоя, которое к тому же уменьшается с увеличением концентрации примесей N для уменьшения ρ.

Отсюда видно, насколько взаимосвязаны величины, определяющие fMAX. Это означает, что в транзисторах обычной конструкции максимальная частота усиления по мощности не может быть высокой.

Частотную зависимость входного сопротивления можно объяснить с помощью векторной диаграммы токов и напряжений (рисунок 3.20), построенной для f = f h21Б . Если пренебречь па этой частоте емкостью СЭ,. то ток IЭсоздает на сопротивлении rЭ падение IЭrЭ, которое будет совпадать по фазе с током IЭ. Аналогично на сопротивлении rБ возникнет падение напряжения IБ в фазе с током IБ. Напряжение UBХ = IЭ rЭ+ IБ .

Из диаграммы видно, что входной ток IЭ отстает от напряжения UBХ на угол φ´, следовательно, входное сопротивление ZВХ транзистора в схеме ОБ носит индуктивный характер и растет с частотой. В схеме ОЭ входным будет ток базы IБ, который опережает по фазе UBX. Таким образом, входное сопротивление ZВХ транзистора в схеме ОЭ имеет емкостный характер и с ростом частоты уменьшается (рисунок 3.21, а). Аналогично можно решить вопрос о зависимости выходного сопротивления от частоты. Выходное сопротивление ZВЫХ уменьшается с ростом частоты при включении как в схеме ОБ так и в схеме ОЭ (рис. 3.21, б).

Рис. 3.21. Зависимость сопротивлений транзистора от частоты:

а) входного, б) выходного

Способы улучшения частотных свойств биполярных транзисторов

Рассмотренное выше позволяет сделать следующие выводы. Для улучшения частотных свойств (повышение предельной частоты) рекомендуется следующее:

1. Уменьшать время пролета инжектированных носителей в базовой области, для этого:

а) уменьшать ширину базовой области WБ;

б) создавать n-р-n-транзисторы, так как подвижность электронов выше, чем у дырок, примерно в 2 раза;

в) использовать германиевые БТ, так как в германии подвижность носителей выше. Еще большие возможности открывает использование арсенида галлия;

2. Создавать ускоряющее поле в базовой области для инжектированных из эмиттера носителей. Последнее возникает при неравномерном распределении примесей в базе по направлению от эмиттера к коллектору (рисунок 3.22). Концентрацию примесей около эмиттера делают примерно в 100 раз больше, чем около коллектора.

Появление поля объясняется следующим образом. Так как концентрация основных носителей в любой точке базы (дырок n-р-n-транзистора) приблизительно равна концентрации примесей в этой точке, то распределение примесейNА(х)одновременно будет и распределением дырокp(х). Вследствие градиента концентрации дырок будет происходить их диффузионное движение к коллектору, приводящее к нарушению условия электрической нейтрально­сти: около эмиттера будет избыток отрицательного заряда ионов акцепторов, а около коллектора – избыток положительного заряда дырок, которые приходят к коллекторному переходу, но не проходят через него.

Рис. 3.22. Образование электрического поля в базе дрейфового БТ

Нарушение электрической нейтральности приводит к появлению внутреннего электрического поля в базовой области («минус» у эмиттера, «плюс» у коллектора). Появляющееся поле, в свою очередь, вызовет встречное дрейфовое движение дырок. Нарастание поля и дрейфового потока будет происходить до того момента, когда дрейфовый и диффузионный токи дырок уравняются. Легко видеть, что установившееся (равновесное) значение поля будет ускоряющим для электронов, которые инжектируют в рабочем режиме из эмиттера в базу, и будет уменьшать время их пролета, т.е. повышать предельную частоту БТ.

Биполярные транзисторы с неравномерным распределением примесей в базе, приводящим к появлению ускоряющего поля, называются дрейфовыми, а обычные – бездрейфовыми. Практически все современные высокочастотные и сверхвысокочастотные БТ являются дрейфовыми.

Уменьшение времени пролета в базовой области n-р-n транзистора при экспоненциальном законе убывания концентрации акцепторов отNА(0) доNА(WБ) учитывается коэффициентом неоднородности базы:

=0,5lnNА(0)/NА(WБ). (3.41)

Поэтому можно написать

(3.42)

Для бездрейфовых транзисторов = 0,а типичные значения для дрейфовых транзисторов.

3. Уменьшать барьерные емкости эмиттерного и коллекторного переходов путем уменьшения сечения областей транзистора и увеличения ширины переходов (выбором концентрации примесей и рабочего напряжения).

4. Уменьшать омическое сопротивление областей базы .

5. Уменьшать время пролета носителей в области коллекторного перехода.

Следует отметить, что ряд требований несовместимы и необходимо при создании транзисторов применять компромиссные решения.

Измерения параметров транзисторов — Документ

ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ

А. СОБОЛЕВСКИЙ

Журнал Радио 12 номер 1971 год.

/literature/radio/197112/p43-45.html

Как оценить качество транзистора? Какие параметры транзистора надо знать, чтобы предугадать его работу в приемнике, усилителе? Как измерить эти параметры?

Транзистор является трехэлектродным полупроводниковым прибором. В нем два р-n перехода: эмиттерный — между эмиттером и базой, и коллекторный — между коллектором и базой. Упрощенная схема транзистора, структуры р-n-р изображена на рис. 1. Эмиттерный переход включен в прямом направлении — к эмиттеру подключен положительный, а к базе отрицательный полюса батареи Б1. Ток эмиттера Iэ, текущий через этот р-n переход, быстро растет с увеличением напряжения Uэб. Напряжение Uэб для маломощного транзистора не должно превышать нескольких долей вольта, иначе эмиттерный переход, будет разрушен.

Коллекторный р-n переход включают, наоборот, в обратном направлении — к коллектору подключают минус, а к базе — плюс питающей батареи. Через переход идет небольшой обратный ток коллектора Iк0. У исправных маломощных транзисторов Iк0 не превышает нескольких микроампер, а у мощных транзисторов — сотен микроампер. Обратный ток коллектора практически не зависит от величины напряжения Uкб.

При одновременном включении обоих р-n переходов транзистора, как это показано на рис. 1, ток цепи коллектора Iк значительно возрастет и будет слагаться из двух его составляющих: обратного тока коллектора Iк0 и части тока эмиттера, проходящей через эмиттерный и коллекторный переходы. Из рис. 1 видно, что не весь ток эмиттера Iэ превращается в ток коллектора, а часть его ответвляется в базу. Таким образом ток базы Iб=Iэ- Iк.

Отношение величины тока коллектора к току эмиттера принято обозначать буквой α («альфа») и называть коэффициентом передачи тока:

Так как ток коллектора Iк меньше тока эмиттера Iэ, то коэффициент α всегда меньше единицы. У хороших транзисторов коэффициент α весьма близок к единице (0,95—0,99).

Вторая составляющая коллекторного тока равна αIэ, то есть ток коллектора Iк=αIэ+Iко.

Ток эмиттера Iэ можно легко менять в больших пределах, изменяя напряжение Uэб. При этом будет изменяться и ток коллектора, так как его составляющая αIэ зависит от тока эмиттера. Но изменение тока коллектора происходит в цепи с большим, чем в цепи эмиттер-база, напряжением, и если сопротивление его нагрузочного резистора Rн достаточно большое (килоомы и более), на нем возникает значительное по величине падение напряжения. Следовательно, если амплитуда изменения напряжения в цепи эмиттерного перехода измеряется сотыми долями вольта, то в цепи коллекторного перехода она будет измеряться уже десятыми долями вольта, то есть произойдет усиление сигнала по напряжению и мощности.

Поскольку коэффициент α всегда меньше единицы, поэтому транзистор, казалось бы, не дает усиления по току. Но это только в том случае, если общим электродом входной и выходной цепей транзистора является база, то есть транзистор включен по схеме с общей базой (см. рис. 1). Но транзистор можно включить по схеме с общим эмиттером (рис. 2), когда общим электродом входной и выходной цепей служит эмиттер. В этом случае входным током является ток базы Iб, и коэффициентом усиления транзистора, обозначаемым буквой β («бета»), будет отношением выходного тока коллектора Iк к току базы то есть

Если в эту формулу подставить выражения для Iк и Iб, уже приведенные здесь, и пренебречь током Iк0, поскольку он очень мал по сравнению с составляющей коллекторного тока αIэ, коэффициент β можно подсчитать по формуле:

Подставьте в эту формулу любое значение α, и вы убедитесь, что коэффициент β всегда больше единицы. Например, при α=0,9 коэффициент β=9. Таким образом, если при включении транзистора по схеме с общей базой происходит усиление по напряжению, то при включении его по схеме с общим эмиттером происходит усиление и по току, то есть входной ток базы Iб всегда меньше выходного тока коллектора Iк. Чем больше коэффициент β, тем, естественно, больше усиление входного сигнала.

Итак, ток цепи коллектора слагается из составляющей αIэ, управляемой током базы Iб, и неуправляемой составляющей Iк0. Обратный ток коллектора Iк0 так мал, что говорить о том, что он снижает максимальную мощность транзистора и понапрасну растрачивает энергию, питания, можно лишь теоретически. Но беда в том, что ток Iк0 сильно зависит от температуры — такова его физическая природа. Этим он и наносит транзисторной аппаратуре большой вред.

Если базу транзистора соединить с эмиттером через резистор небольшого сопротивления (500—1000 ом для маломощных транзисторов), то в коллекторной цепи установится начальный ток коллектора Iкн=Iк0x(β + 1). Это неуправляемая составляющая коллекторного тока транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Ток Iкн, как видите, зависит от тока Iк0 германиевых транзисторов. Ток Iк0 примерно удваивается на каждые 10°С повышения температуры. И хотя сам ток Iк0 невелик, но при его изменении увеличивается начальный ток коллектора Iкн, который больше его в β + 1 раз. Например, если ток Iк0 при температуре 20 °С составлял 5 мка, то при увеличении температуры транзистора до 40 °С ток Iк0 возрастет до 20 мка. Возрастание тока Iк0 на 15 мка — это еще не так много. Но если транзистор имеет коэффициент усиления β =25, то начальный ток коллектора изменится с Iкн1=5 (25+l) = 130 мка до Iкн2= 20 (25+1)=520 мка, то есть на 390 мка!

При нормальной работе транзистора к неуправляемой составляющей тока коллектора добавляется управляемая составляющая Iб•β, в связи с чем общая формула коллекторного тока принимает такой вид: IК=IКН+ Iб•β. Таким образом изменение тока Iкн почти на 0,4 ма при увеличении температуры на 20 °С вызовет такое же изменение тока коллектора, а значит и изменение режима работы транзистора и всех параметров транзисторного каскада.

Для борьбы с этим неприятным явлением в транзисторные каскады вводят специальные цепи, компенсирующие изменения токов, вызываемые колебаниями температуры окружающей среды и самого транзистора. Тем не менее транзистор стараются подобрать с возможно малым обратным током коллектора Iко, чтобы возможно меньшими были температурные изменения коллекторного тока. Что же касается начального тока коллектора Iкн, то он зависит как от величины обратного тока Iк0, так и от коэффициента β. Чем больше Iк0 и β , тем больше ток Iкн.

Выбирая транзистор, надо особое внимание обратить на устойчивость токов Iк0 и IКн — они не должны изменяться самопроизвольно. Транзистор с нестабильными токами Iк0 и Iкн работает неустойчиво.
Как же измерить токи Iк0 и Iкн?

Схема для измерения тока Iк0 показана на рис. 3. На коллектор подается обратное напряжение UK= 2÷5 в. Резистор R0, ограничивающий ток, служит защитой измерительных приборов на случай, если транзистор окажется с пробитым коллекторным переходом. Сопротивление R0 выбирают из условия R0=0,1 Uкб/Iк0. Прибор mА должен показывать единицы микроампер.

Измеренный ток Iк0 позволяет оценить качество только коллекторного перехода транзистора. А вот по начальному току коллектора Iкн, измеренному по схеме на рис. 4, можно судить о работоспособности уже всего транзистора, так как в этом случае включены оба его р-n перехода. Резистор Rб (для маломощных транзисторов — 500 — 1000 ом, для мощных — 1 — 2 ома) обязательно должен быть включен между базой и эмиттером, иначе результаты измерений будут искажены.

Такие измерения можно производить вольтметром с очень высоким входным сопротивлением.
Надо сказать, что в последнее время ведется работа по унификации обозначения параметров транзисторов. Ток Iк0 все чаще обозначают Iкбо к называют начальным током коллекторного перехода, а ток Iкн обозначают Iкзк и называют начальным током короткого замыкания.

С измерением коэффициента усиления транзистора дело обстоит сложнее. Объясняется это тем, что для более точного определения коэффициентов α и β надо измерять не постоянные токи, как говорилось ранее, Iб, Iэ и Iк, а очень малые приращения этих токов, то есть производить измерения на переменном токе и при малом сигнале:

при неизменном напряжении Uкб

неизменном напряжении U кэ

Эти коэффициенты зависят, кроме того, от тока эмиттера, поэтому для каждого типа транзистора рекомендуют определенный ток эмиттера, при котором значение коэффициента усиления близко к максимальному. Правда, коэффициенты усиления зависят и от напряжения на коллекторе, но слабо. Эта зависимость сказывается только при очень малых коллекторных напряжениях, при которых транзистор обычно не эксплуатируют, либо при очень больших напряжениях, близких к максимально допустимым. И хотя при повышенных напряжениях коэффициенты усиления резко увеличиваются, такой режим работы транзистора практически не используется, так как очень возрастает опасность пробоя коллекторного перехода.

Итак, чтобы измерить коэффициент усиления транзистора, надо, во-первых, поставить транзистор в определенный режим работы по постоянному току, то есть установить необходимые UK3 и Iэ, а, во-вторых, вести измерение на переменном токе, измеряя малые приращения токов его электродов. Все это усложняет измерения и требует чувствительных и точных приборов, ибо измерять малые приращения токов не так-то просто.

Радиолюбители обычно пользуются более простыми методами измерения коэффициента усиления транзистора. Чаще всего этот параметр измеряют на постоянном токе, то есть измеряют не α или β , а статический коэффициент усиления ВСТ, представляющий собой отношение ВСТ = IК/Iб но при условии, что ток коллектора и ток базы много больше тока Iко.

Коэффициент Вст обычно не равен коэффициенту β при малых токах коллектора он меньше β при больших — больше. Ошибка не столь велика (не более 30—40%) и в любительской практике ею можно пренебречь.

Радиолюбители часто коэффициент Вст измеряют при фиксированном токе базы Iб (рис. 5). В этом случае электроизмерительный прибор, включенный в коллекторную цепь транзистора, показывает ток коллектора Iк, который в Вст раз больше тока Iб. Шкалу прибора можно проградуировать непосредственно в значениях Вст. Казалось бы, просто, но за эту простоту приходится расплачиваться погрешностями измерения.

Дело в том, что при таких измерениях не учитывается влияние начального тока коллектора Iкн=Iко (β+1), а ведь IH=IKH+Iбβ. Ток Iкн зависит от тока Iк0 и коэффициента β, следовательно, у разных транзисторов он будет неодинаков и внесет различную погрешность в измерения. Далее: предполагается, что ток базы всегда один и тот же, поскольку сопротивление Rб велико (ток базы определяют по формуле Iб= Uб/Rб и для маломощных транзисторов устанавливают равным 50—100 мка). Фактически же ток базы определяетЧтобы уменьшить искажения, надо измерять и ток базы, для чего прибор придется несколько усложнить (рис. 6). Пользуясь таким прибором, можно, во-первых, устанавливать два значения тока базы, например, 50 и 100 мка, а во-вторых, производить измерения таким образом, что будет уменьшена погрешность, связанная с влиянием тока Iко. Для этого сначала измеряют ток коллектора Iк1 при положении переключателя В на контакте -1 (ток базы Iб1), затем переключатель переводят в положение 2 и измеряют новые значения токов Iк2 и Iб2. Коэффициент Вст вычисляют по формуле:

Кстати, коэффициент Вст можно измерять при фиксированном токе коллектора, как это показано на рис. 7. Переменным резистором R1 устанавливают ток Iк, равным, например, 1 ма, а шкалу этого резистора градуируют непосредственно в значениях Вст (исходя из предположения, что Вст=Iк/Iб). Резистор R2 ограничивает ток базы.

Подобными простыми приборами вполне можно пользоваться, так как в подавляющем большинстве случаев радиолюбителя транзистор интересует прежде всего с точки зрения его работоспособности. Конечно, при их помощи нельзя определить, что транзистор, например, имеет коэффициент β именно 30, а не 25 и не 35. Но ведь такой точности радиолюбителю и не нужно, она необходима только для инженерных расчетов, когда сначала за письменным столом или на макете определяются допустимые отклонения коэффициентов усиления транзисторов для конкретного устройства, а затем в цехе проводится соответствующий подбор транзисторов. Радиолюбитель же обычно подбирает другие детали устройства под имеющиеся транзисторы, а не наоборот, как это бывает в промышленности.

В заключение скажем, что по новой терминологии коэффициент α, измеренный на переменном токе в схеме с общей базой, обозначают h41б и называют коэффициентом передачи тока; коэффициент β, измеренный на переменном токе в схеме с общим эмиттером, обозначают h41э и называют коэффициентом передачи тока на малом сигнале, а коэффициент Вст обозначают h41э — то же, что h41э, но на большом сигнале.

ЛИТЕРАТУРА

  1. В. П. Морозов. Радиолюбительские приборы дня проверки транзисторов. Изд-во ДОСААФ, 1965.

  2. В. А. Васильев. Радиолюбителю о транзисторах. Изд-во ДОСААФ, 1967.

  3. И. П. Жеребцов. Основы электроники. «Энергия», 1967.

  4. Транзисторы (справочник) под ред. И. Ф. Николаевского. «Связь», 1969.

  5. Справочник по полупроводниковым диодам и транзисторам под ред. Н. Н. Горюнова. «Энергия», 1968

Испытатель Транзисторов

/shemes/showpage/0/92/1.html

В испытателе всего два переключателя, которыми выключают питание и переключают его полярность в зависимости от структуры проверяемого транзистора. Кроме того, помимо определения статического коэффициента передачи h41э, обратного тока коллектора Iкбо, обратного тока эмиттера Iэбо транзистора, прибором можно проверять диоды и оксидные конденсаторы. При этом по стрелочному индикатору испытателя нетрудно определить обратный ток диода или ток утечки конденсатора.
   Для проверки транзистора его выводы вставляют в гнезда XS1-XS3 и нажимают кнопку SB1 или SB2 в зависимости от структуры транзистора. Батарея GB1 подключается к деталям испытателя в той или иной полярности. Вступает в действие стабилизатор напряжения, составленный из стабилитрона VD1 и одного из балластных резисторов — R1 или R2. На базе соответствующего транзистора относительно подвижного контакта переключателя SB2.1 появляется стабилизированное напряжение. Оно необходимо для получения стабильного тока эмиттера испытываемого транзистора, при котором измеряется коэффициент передачи. В данном приборе этот ток выбран равным 3 мА (он зависит от сопротивления резистора R3).
   В зависимости от коэффициента передачи тока испытываемого транзистора, в его базовой цепи, в значит, и через стрелочный индикатор РА1, будет протекать соответствующий ток. По отклонению стрелки индикатора и определяют коэффициент передачи.

 

Рис.1 Принципиальная схема


    Кроме указанных на схеме, в приборе можно использовать другие кремниевые транзисторы соответствующей структуры и со статическим коэффициентом передачи тока не менее 30, а также другие кремниевые диоды (например, Д104А серий Д223, Д220) с прямым напряжением около 1 В. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, подстроенный — любой конструкции. Источник питания — батарея «Крона», переключатели — П2К с самовозвратом. Стрелочный индикатор — типа М906 с током отклонения стрелки на конечное деление шкалы 100 мкА и сопротивлением рамки 850 Ом. Подойдет и другой микроамперметр с аналогичными или близкими (по сопротивлению) параметрами.
   Чтобы не заниматься градуировкой шкалы стрелочного индикатора (она сравнительно трудоемка), можно перенести на нее показания, приведенные на рис.2, либо составить градуировочную таблицу, в которой каждому значению тока индикатора будет указано соответствующее значение коэффициента передачи. Если шкала используемого микроамперметра других размеров, можно перенести на нее приведенные на рисунке значения известными способами (например, с помощью транспортира). Градуировку шкалы лучше всего проверить, подключая к гнездам прибора транзисторы с известным коэффициентом передачи.
   После изготовления прибора соединяют проволочной перемычкой гнезда XS1 и XS2, а затем нажимают кнопку одного из переключателей. Подстроечным резистором R5 устанавливают стрелку индикатора на конечное деление шкалы — условный нуль отсчета коэффициента передачи. Если подстроечным резистором этого добиться не удается, подбирают резистор R4.
   Чтобы измерить обратный ток коллектора транзистора структуры p-n-p, к прибору подключают только выводы базы и коллектора: первый — и гнезду XS2, второй — к гнезду XS1. Нажимают кнопку переключателя SB1. Для определения же обратного тока эмиттера вывод базы оставляют подключенным к гнезду XS2, а к гнезду XS1 вместо вывода коллектора подключают вывод эмиттера. При этой проверке нажимают кнопку переключателя SB2. Если же будет нажата кнопка переключателя SB1, стрелка индикатора отклонится до конечного деления шкалы.
   Аналогично измеряют эти параметры у транзисторов структуры n-p-n, но нажимают в первом случае кнопку переключателя SB2, а во втором — SB1.
   Проверяя диоды, подключают их выводы к гнездам XS1 и XS2. Тогда при нажатии одной кнопки стрелка индикатора отклонится до конечной отметки шкалы, а другой кнопки — на какой-то угол, соответствующий обратному току диода.
   При проверке конденсаторов их выводы подключают к гнездам XS1 и XS2. Если плюсовой вывод конденсатора подключен к гнезду XS1, нажимают кнопку переключателя SB1. Ток утечки измеряют при установившемся положении стрелки индикатора.

 

Рис.2

Источник: Радио №5, 1987 г., стр.34
Автор: Н. Киверин, г. Яранск, Кировской обл.

Испытатель полевых транзисторов

/?area=news/1252

  В радиолюбительской практике не так уж часто возникает необходимость в применении полевых транзисторов, поэтому многие радиолюбители обычно не утруждают себя постройкой приборов для измерения их основных параметров. Между тем современные полевые транзисторы обладают рядом уникальных качеств, которые, при прочих равных условиях, недоступны их биполярным собратьям. Вспомним лишь некоторые из них: высокое входное сопротивление, большое усиление по мощности, низкий уровень собственных шумов, меньшие искажения формы входного сигнала, отсутствие вторичного теплового пробоя. Даже на заурядных полевых транзисторах серий КП103, КПЗОЗ, КП305 можно собрать всевозможные варианты схем маломощных усилителей, генераторов, детекторов, ключей, при этом созданные узлы могут получиться заметно проще, чем узлы с равноценными свойствами, выполненные исключительно с применением биполярных транзисторов.

   Чтобы эффективно применять усилительные полевые транзисторы в своих конструкциях, кроме максимально допустимых режимов работы, например, таких как максимальные ток стока, рассеиваемая мощность и напряжение сток-исток, желательно знать и другие их основные параметры. К их числу можно отнести начальный ток стока, напряжение отсечки, крутизну вольт-амперной характеристики. Эти параметры индивидуальны для каждого конкретного экземпляра транзистора и могут существенно различаться даже у однотипных транзисторов из одной партии. Для измерения этих параметров и предлагается собрать несложный прибор, схема которого изображена на рис. 5.33. Остальные важные статические и динамические параметры можно найти в справочниках.

   Предлагаемый для сборки прибор позволяет измерять начальный ток стока, напряжение отсечки, а при выполнении несложных вычислений и крутизну вольта-мперной характеристики (усилительные свойства полевого транзистора).

 

 

   Рис. 5.33

   Параметры измеряются с помощью стрелочного микроамперметра РА1, который в зависимости от положения переключателя SB2 измеряет ток стока или напряжение затвор-исток. Оба вида измерений имеют три поддиапазона — 1,5, 15, 30 миллиампер или вольт, которые выбираются трехпозиционным переключателем SB1. Если переключатель SB3 находится в верхнем по схеме положении — «р», то прибором можно проверять транзисторы с р-каналом — КП101, КП103. Если переключатель SB3 установить в положение «п», то тогда можно проверять транзисторы с п-каналом — КП302, КПЗОЗ, КП307 и другие аналогичные.

   Для проверки полевых транзисторов с каналом обедненного типа необходимо двуполярное напряжение питания. Для получения стабилизированного напряжения отрицательной полярности из однополярного прибор оснащен несложным однотактным преобразователем полярности напряжения, выполненным по знакомой многим схеме. На транзисторе VT1, трансформаторе Т1 и их внешних элементах выполнен высокочастотный преобразователь. Каскад на транзисторе VT2 выполняет функции параметрического стабилизатора напряжения -10 В. То, что для питания этого прибора достаточно одного напряжения, позволяет использовать для его питания практически любой источник энергии с одним выходным напряжением 9…12 В, например, батарею «Крона», «Ника» или 7Д-0,125Д. Стабилитрон VD6 — защитный на случай пробоя транзистора VT2. Резистор R15 предназначен для разрядки конденсатора СЗ при отключении питания. Сенсор Е1 предназначен для выравнивания потенциалов статического напряжения прибора и тела человека. Диоды VD1, VD2 защищают микроамперметр от повреждения при возможных перегрузках, например, из-за пробоя проверяемого транзистора. Светодиод HL1 светится при наличии напряжения питания.

   Детали и конструкция. В устройстве можно использовать постоянные резисторы С1-4, С2-23, МЯТ, ВС. Переменный резистор R9 может быть с выключателем питания типа СПЗ-4в, СПЗ-ЗЗ-20 сопротивлением 2,2…4,7 кОм. Конденсаторы С1, СЗ- К50-35, К50-16, К50-19. Остальные конденсаторы любые керамические или пленочные, например, КМ-5, К73-17, К73-39. Кремниевые диоды VD1, VD2 можно взять любые из серий КД521, КД522, КД105, Д223, 1 N4001-1 N4007. Диодный мост VD3 можно заменить на КЦ422 (А-Г), КД906 или четырьмя диодами КД521А. Стабилитроны: VD4 -КС533А, КС527А, 1N4752A, TZMC-33, BZX/BZV55C-33; VD5 -КС207Б, КС211Ж, 1 N4741 A, TZMC-11, BZX/BZV55C-11; VD6 -КС207В, КС212Ж, КС508А, КС512А, 1N4742A, TZMC-12, BZX/BZV55C-12. Светодиод HL1 использован красного цвета свечения, выполненный в прямоугольном корпусе 5и2,5 мм. Без каких-либо ограничений его можно заменить любым из серий L63, L1503, L1513, АЛ307, КИПД40. Транзистор VT1 может быть серий КТ602, КТ611, КТ630, 2SC2331, 2SC2316; VT2 заменяется на КТ502, КТ639, КТ644, 2SA642, 2SA916 с любым буквенным индексом. Трансформатор Т1 можно изготовить на чашечном ферритовом магнитопроводе диаметром 13 мм и высотой 8 мм от генератора тока стирания и подмагничивания отечественного носимого кассетного магнитофона, например, «Электроника-324». Обмотки 1 и 3 трансформатора содержат по 240 витков провода ПЭВ1-0.06, обмотка 2-35 витков провода ПЭВ1-0.06. Обмотки наматывают последовательно согласно нумерации. Между ними прокладывают

   по одному слою тонкой фторопластовой или полиэтилентерефта-латной пленки от конденсаторов. Трансформатор можно намотать и на кольцевом ферритовом магнитопроводе К16x13x4 из феррита М2000НМ1. Число витков обмоток и тип провода те же. РА1 — микроамперметр М4761 от индикатора уровня записи/воспроизведения катушечного магнитофона. Сопротивление рамки этого индикатора постоянному току — 1 кОм. Его можно заменить любым другим с током полного отклонения до 300 мкА, например, М4204, но в этом случае может потребоваться существенная коррекция сопротивлений резисторов R1-R6. Переключатели SB1-SB3 от импортной аудиотехники, при этом SB1 должен быть на три положения, а переключатели SB2, SB3 могут быть и типа ПД-2, 2П4Н от переключателя диапазонов карманного радиоприемника. Для подключения проверяемого транзистора удобно использовать какой-либо разъем с шагом гнезд 2,5 мм или один ряд доработанной 14-выводной DIP-панельки для микросхем [50]. Сенсор Е1 можно сделать из неисправного транзистора в металлостеклянном корпусе, например, МП39.

   На монтажной плате размещают только детали преобразователя. Диоды VD1, VD2 и резисторы R1-R8 припаиваются к контактам переключателей. В авторском варианте прибор собран в корпусе размерами 135x70x35 мм от радиоприемника «Невский».

   Налаживание. Подбором резисторов R1-R3 устанавливают границы диапазонов при измерении напряжения. Начинать следует с подбора резистора R1. Резисторами R4-R6 устанавливают границы диапазонов при измерении тока. Начинать следует с подбора резистора R6. Рамка М4761 обладает небольшой нелинейностью, поэтому наносить деления на новой шкале желательно во время градуировки, например, в положении «1,5 В». Эффектно будет смотреться шкала, нарисованная с помощью компьютера, например, программой «Corel DRAW 11.663» и распечатанная на цветном принтере. Естественно, в зависимости от вкусов, потребностей или наличия рамки с подходящей шкалой можно выбрать и другие пределы измерений. Если преобразователь полярности на транзисторе VT1 не возбуждается, то следует поменять местами выводы обмотки 2. При желании повысить КПД преобразователя, ток потребления которого при отсутствии проверяемого транзистора не должен превышать 20 мА, можно подобрать емкость конденсатора С2.

   Работа с прибором. Вставлять в разъем проверяемый транзистор можно только при выключенном питании, предварительно коснувшись сенсора Е1. При подключении маломощных полевых транзисторов с изолированным затвором, например, таких как КП305, их выводы желательно закорачивать проволочной перемычкой, например, временно обмотав их тонкой проволокой у основания корпуса транзистора. Напряжение отсечки — это напряжение между затвором и истоком, при котором ток стока уменьшается почти до нуля. Начальный ток стока — ток при нулевом напряжении затвор-исток. Крутизну характеристики можно вычислить по простой формуле вмд/в = Д1мА/Д11в, где ДІ, AU — приращение тока стока при соответствующем приращении напряжения затвор-исток.

   Об изменениях конструкции. Если имеется свободный двуполярный источник питания с выходными напряжениями ± 10 В, то можно отказаться от преобразователя полярности напряжения питания. Можно использовать и две батареи «Крона». Если ввести еще один переключатель на два положения, то можно переключать нижний по схеме вывод резистора R9 от общего провода к правому по схеме выводу резистора R6. Это позволит детально проверять полевые транзисторы обогащенного типа, например, такие как КП501, КП505, BUZ90. Измерение напряжения затвор-исток при этом удобнее проводить цифровым вольтметром, подключенным к общему проводу и среднему выводу резистора R9.

   Этим прибором не следует проверять чрезвычайно чувствительные к повреждениям арсенидгаллиевые полевые транзисторы -ЗП324, ЗП344 и другие аналогичные.

    Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008

Прибор для проверки полевых транзисторов

/referat-169053.html

Прибор позволяет проверять работоспособность полевых транзисторов с p-n-переходом, с изолированным затвором и встроенным каналом (обедненный тип), а также одно- и двухзатворных транзисторов с изолированными затворами и индуцированным каналом (обогащенный тип).

Переключателем S3 устанавливают, в зависимости от типа испытуемого транзистора, необходимую полярность напряжения на стоке. Для проверки транзисторов с затвором в виде p-n-перехода и транзисторов с изолированным затвором и встроенным каналом переключатель S1 устанавливают в положение Обеднение, a S2 — в положение Подложка.

Для проверки транзисторов с изолированными затворами и индуцированным каналом переключатель S1 переводят в положение Обогащение, a S2 — в положение Подложка для однозатворных и Затвор 2 для двухзатворных транзисторов.

После установки переключателей в нужные положения к гнездам разъема XI подключают проверяемый транзистор, включают питание и, регулируя переменными резисторами R1 и R2 напряжения на затворах, наблюдают за изменением тока стока.

Резисторы R3 и R4 ограничивают ток затвора в случае его пробоя или при ошибочной полярности напряжения на затворе (для транзисторов с затвором в виде p-n-перехода). Резисторы R5 и R6 исключают возможность накопления статических зарядов на гнездах разъема XI для подключения затворов. Резистор R8 ограничивает ток, протекающий через миллиамперметр P1. Мост (диоды VI-V4) обеспечивает требуемую полярность тока через измерительный прибор при любой полярности питающего напряжения.

Налаживание прибора сводится к подбору резистора R8*, обеспечивающего отклонение стрелки миллиамперметра на последнюю отметку шкалы при замкнутых гнездах Сток и Исток.

В приборе может быть использован миллиамперметр с током полного отклонения 10 мА или микроамперметр с соответствующим сопротивлением шунтирующего резистора R7*. Диоды V1-V4 — любые, маломощные, германиевые. Номинальное сопротивление резисторов R1 и R2 — в пределах 5,1…47 кОм.

Прибор питается от двух батарей «Крона» или от двух аккумуляторов 7Д-0,1.

Данным прибором можно измерять и напряжение отсечки (прибор Р1 должен быть на ток 100 мкА). Для этого параллельно гнездам Затвор 1 и Исток устанавливают дополнительные гнезда, к которым подключают вольтметр.

Последовательно с резистором R7* включают кнопку, при нажатии на которую шунтирующий резистор отключается. При нажатой кнопке устанавливают ток стока 10 мкА и по внешнему вольтметру определяют напряжение отсечки.

Измерение параметров полевых транзисторов

/izmeren/635-izmerenie-parametrov-polevyh-tranzistorov.html

Прибор для проверки основных параметров маломощных полевых транзисторов выполнен на основе недорогих цифровых мультиметров, возможно, даже с неисправными переключателями пределов измерения. Это минимизировало затраты труда по монтажу и изготовлению конструкции. Цифровые показания несколько облегчают сравнение транзисторов и подбор пар для дифференциальных каскадов. Крутизну транзисторов определяют простейшим расчетом.

По роду своей деятельности мне часто приходится ремонтировать контрольно-измерительную аппаратуру с полевыми транзисторами. Они применяются в модуляторах, входных каскадах усилителей в осциллографах и цифровых вольтметрах, коммутационных устройствах и пр. Например, в вольтметре В7-38 установлено около 30 транзисторов серии КП301. Эти транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, и малейшее несоблюдение технологии монтажа приводит к выходу их из строя. Большинство неисправностей приборов, которые связаны с выходом из строя полевых транзисторов, удается устранить простой заменой, но если транзисторы используют в дифференциальных или «симметричных» каскадах, их необходимо подобрать по основным параметрам.


Рис. 1
К основным параметрам полевых транзисторов относятся начальный ток стока, напряжение отсечки и крутизна характеристики. Определить их, а следовательно, и принять решение о пригодности полевого транзистора к использованию возможно с помощью устройства, схема которого изображена на рис. 1. Изменяя напряжение на затворе и контролируя ток стока, можно узнать все три основных параметра. Для транзисторов с затвором на основе р-n перехода или с изолированным затвором и встроенным каналом начальный ток стока IСнач — это ток стока при нулевом значении напряжения на затворе. Напряжение отсечки U3иотс — напряжение на затворе, при котором ток стока достигает близкого к нулю значения. Крутизна характеристики определяется как отношение изменения тока стока ΔIС (мА) к вызвавшему его изменению напряжения между затвором и истоком ΔUзи (В): S = ΔIС/Δ U3и- Применив в приборе цифровые измерители тока и напряжения, вычислить значение крутизны для транзисторов любой структуры будет несложно.

Крутизна S полевого транзистора с управляющим р-n переходом зависит от напряжения затвор- исток U3и и имеет максимальное значение Smax при напряжении на затворе, равном нулю. Если измерены значения начального тока стока IСнач и напряжения отсечки U3иотс. крутизну можно приблизительно оценить по формулам:

Smax = 2Iснач/Uзиотс

S = √Iснач·Ic/Uзиотс

где напряжение — в вольтах, ток — в миллиамперах, крутизна — в размерности мА/В [1].

Для транзисторов с изолированным затвором крутизну при токе стока Ic и напряжении Uзи можно рассчитать по формуле

S = 2Ic/|Uзи — Uзиотс|

где UЗИотс — напряжение отсечки либо пороговое напряжение (для транзисторов с индуцированным затвором).

На основе макета этого устройства изготовлен прибор для оперативного измерения основных параметров полевых транзисторов и контроля их работоспособности.

Технические характеристики
Измеряемое напряжение на затворе, В …………..-12…+12
Разрешающая способность вольтметра, мВ…………….10
Измеряемый ток стока, мА . .-20… +20
Разрешающая способность миллиамперметра, мкА………10
Погрешность измерения IСнач и Uзи, %, не более ………..1
Ток потребления прибора, мА, не более ………………60


Рис. 2

В приборе есть защита проверяемого транзистора от повреждения.

Схема измерителя изображена на рис. 2. Для изменения напряжения на затворе транзистора используется переменный резистор R2, подключенный к двухполярному источнику питания 2×12 В, что позволяет получить характеристику крутизны любого полевого транзистора малой мощности как с n-каналом, так и с р-каналом. Резистор R3 необходим для ограничения тока затвора. Полярность напряжения на стоке изменяют переключателем SB1. Для исключения перегрузки миллиамперметра использован ограничитель тока на транзисторе VT1 и резисторе R1. Ограничение возникает при токе 25 мА, поскольку максимальный измеряемый ток выбран равным 20 мА. Диодный мост VD1 обеспечивает действие ограничителя при любом направлении тока стока. Реле К1 и К2 предотвращают выход из строя измеряемого полевого транзистора от статического электричества: пока не нажата кнопка «Измерение» SB2, обмотка реле отключена, а контакты для подключения транзистора замкнуты между собой и на общий провод. При измерении кнопка нажата и через контакты реле транзистор подключен к измерительным цепям. Светодиод HL1 сигнализирует о том, что происходит процесс измерения.

Главная часть устройства — миллиамперметр РА1 и вольтметр PV1 — собрана из готовых узлов мультиметров M890D. Основа этих мультиметров — широко известная микросхема ICL7106. Эти приборы выбраны из-за удобного большого корпуса, чтобы снизить трудозатраты при изготовлении измерителя параметров. Питание аналого-цифрового преобразователя (АЦП) мульти-метра — от двухполярного источника питания +5/-5 В, необходимого для микросхем АЦП и остальных частей устройства. Микросхема АЦП имеет такую возможность, если мультиметр доработать так, как показано на фрагменте схемы на рис. 3 (нумерация элементов условная).


Рис. 3
В основном включении, используемом при батарейном питании, выводы 30,32 и 35 соединены вместе. При двух-полярном питании вывод 30 (низкоуровневая цепь АЦП) отключают от этой точки. В этом случае микросхема измеряет разность потенциалов между выводами 30 и 31, при этом вход АЦП отвязан от цепей питания. Единственное условие — напряжение в любой из измерительных цепей не должно превышать напряжения питания АЦП относительно общего провода. Такая доработка описана в [2].

При минимальных переделках микросхема обеспечивает измерение напряжения до 200 мВ без делителей. Для построения вольтметра с пределом 20 В, необходимого для измерения напряжения затвора, использован делитель 1:100, состоящий из резисторов R5 и R6. Для построения миллиамперметра с пределом измерения 20 мА служит резистор R7. При токе 20 мА на нем падает напряжение 200 мВ, которое и измеряет АЦП. Миллиамперметр установлен в цепь истока и измеряет ток транзистора. Такое решение продиктовано невозможностью измерять ток в цепи стока, потому что на измерительных выводах миллиамперметра может присутствовать напряжение, превышающее питающее для микросхемы АЦП. Вольтметр включен между затвором и истоком, поэтому через делитель R5R6 будет протекать ток с максимальным значением не более 12мкА, что будет вызывать ошибку в показаниях миллиамперметра в одну единицу младшего разряда, которая оказывается несущественной.

Схема блока питания прибора изображена на рис. 4.


Рис. 4

Для понижения сетевого напряжения до 12 В используется трансформатор Т1. Далее переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и фильтруется конденсаторами С1, С2. Стабилизаторами двухполярного напряжения +12/-12В служат микросхемы DA1, DA2. Двухполярное напряжение +5/-5 В стабилизирует микросхемы DA3 и DA4. Стабилизаторы включены последовательно для уменьшения падения напряжения на стабилизаторах DA3 и DA4. Схема двухполярного источника питания может быть любой другой; возможно даже использовать автономное питание, например от батарей «Корунд». Для этого потребуется добавить преобразователь напряжения батареи в необходимое для питания остальных узлов измерителя.


Рис. 5

Детали и конструкция. В приборе можно применить следующие детали. Резисторы R5-R7 — С2-29 или другие с допуском не более ±0,5 %, хотя номиналы могут отличаться от указанных на схеме; главное — стабильность сопротивления. Остальные резисторы — любые, например МЛТ0.125. Переменный резистор R2 — многооборотный, например, РП1-53 или предназначенный для прецизионной регулировки (по гру-боточной схеме) — СП5-35, СП5-40.

Если найти такой не удастся, резисторы R2 и R3 можно заменить аналогом — узлом из двух переменных и двух постоянных резисторов, как это сделано в моей конструкции. Схема такого узла изображена на рис. 5. Резистором R1 напряжение устанавливают грубо, a R2 — точно.

Светодиод можно заменить другими, например, из серий АЛ 102, АЛ307, КИПД, лучше красного цвета свечения. Диодные мосты — КЦ407 с любой буквой, вместо них можно применить отдельные кремниевые диоды с допустимым средним током не менее 200 мА в выпрямителе и 100 мА — в ограничителе тока. Для упрощения конструкции применены микросхемы интегральных стабилизаторов 7812, 7912, 7805 и 7905, отечественные аналоги которых — соответственно КР142ЕН8Б, КР1162ЕН12А, КР142ЕН5А и КР1162ЕН5А.

Реле — РЭС60 (исполнение РС4.569.435-07) или аналогичные с двумя контактными группами на переключение.

Сетевой трансформатор Т1 -любой, обеспечивающий выходные напряжения 2х 15 В и ток не менее 100 мА, его можно взять из сетевого адаптера мощностью не менее 6 Вт. Вторичную обмотку такого трансформатора перематывают для получения нужного двухполярного напряжения. Трансформатор и выпрямитель размещены в корпусе адаптера, а элементы стабилизатора расположены в корпусе прибора. Прибор соединяется с адаптером трехпроводным кабелем.

Весь измеритель сооран в корпусе одного из мультиметров. При изготовлении прибора мультиметры были вскрыты и после удаления ненужных частей плат объединены в одном корпусе, как показано на рис. 6.


Рис. 6

Лишние детали — резисторы делителя, переключатель и прочее — удаляют (поэтому поводом для изготовления такого прибора может быть неустранимый дефект переключателя подобного мультиметра). Оставляют только часть платы с микросхемой ICL7106, индикатором, элементами «обвязки» микросхемы и индикатора и кнопками включения, которые выполнят роль переключателей SB1, SB2. Печатные проводники, идущие к этим переключателям, должны быть обрезаны.

Нижнюю крышку мультиметра обработке не подвергают, а верхнюю придется доработать. У одного прибора крышку спиливают так, чтобы осталась только часть с индикатором и кнопкой. У второго вырезают середину там, где находится переключатель пределов, и на это место вклеивают вырезанную часть конструкции первого прибора. При вырезании частей от верхних крышек сохраняют стойки, в которые ввинчивают винты-саморезы, скрепляющие верхнюю и нижнюю крышки. Сверху, около кнопки, крепят резистор, регулирующий напряжение на затворе. Снизу устанавливают разъем для подключения полевых транзисторов. В качестве разъема использована цанговая панель для микросхем. Середину панели вырезают, и ряд контактов склеивают. Выбор цанговой панели обусловлен высокой износостойкостью.

В моей конструкции применена небольшая плата из фольгированного текстолита, на которой устанавливают панель, светодиод и реле. В свою очередь, плату двумя винтами крепят к лицевой панели. Лишние отверстия на лицевой панели заклеивают вырезанной по размеру пластиной из пластмассы или электрокартона, на которую приклеивают отпечатанную на принтере накладку, ее вид показан на рис. 7.


Рис. 7

Большинство транзисторов имеют цилиндрический корпус с меткой-ключом для определения выводов. Контакты разъема для подключения полевых транзисторов соединяются между собой согласно назначению таким образом, чтобы у каждого типа транзисторов было свое место без необходимости уточнять цоко-левку. В предлагаемом варианте транзисторы устанавливают ключом вверх. Соединения отдельного вывода корпуса транзисторов с истоком, а второго затвора транзисторов серий КП306, КП350 — со стоком обеспечивают через разъем перемычками между соответствующими гнездами. Внешний вид готового прибора показан на рис. 8.


Рис. 8

Перед первым включением прибора необходимо проверить значения выходных напряжений стабилизатора. Налаживание прибора заключается в настройке ограничителя тока и установке образцовых напряжений миллиамперметра и вольтметра. Для настройки ограничителя надо подключить образцовый миллиамперметр между контактами «С» и «И» разъема для подключения измеряемого транзистора, нажать на кнопку «Измерение» и подобрать резистор R1, добиваясь показаний 25…30 мА. Можно заранее подобрать транзистор по параметру ограничения тока, тогда резистор R1 заменяют перемычкой. Далее образцовый миллиамперметр последовательно с переменным резистором подсоединяют к этим же контактам, устанавливают ток 10 мА и резистором настройки образцового напряжения добиваются тех же показаний миллиамперметра прибора. Для настройки вольтметра образцовый вольтметр подключают к выводам «3» и «И», резистором прибора устанавливают напряжение затвора 10 В и резистором регулировки вольтметра прибора устанавливают те же показания.

Ввиду того что полевые транзисторы могут выйти из строя из-за статического электричества, может быть рекомендована следующая методика работы с прибором. Перед подключением все выводы полевого транзистора следует замкнуть проволочной перемычкой между собой. На приборе устанавливают тип проводимости канала (п- или р-канал), кнопка «Измерение» отжата. Полевой транзистор подключают к своему гнезду, перемычку с выводов снимают, нажимают на кнопку «Измерение» и контролируют его параметры. После измерения отжать кнопку, замкнуть выводы транзистора между собой и вынуть транзистор из панельки.

С помощью прибора легко диагностировать любой вид неисправности полевых транзисторов. Как показала практика, большинство неисправностей транзисторов сводится к большому току утечки затвора, пробою или обрыву канала либо внутреннему разрыву одного из выводов. Если при нажатии на кнопку «Измерение» напряжение на затворе уменьшится по сравнению с установленным, то имеет место утечка тока с затвора. Показания миллиамперметра не будут нулевыми при любом напряжении на затворе. Во всех других случаях невозможность измерить начальный ток стока и напряжение отсечки говорит о неисправности измеряемого полупроводникового прибора.

ЛИТЕРАТУРА

1.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1983.
2.Садченков Д. А. Современные цифровые мультиметры. — М.: СОЛОН-Р, 2001.
Автор: В. Андрюшкевич, г. Тула

Два испытателя транзисторов.

/load/54-1-0-678

Испытатель маломощных транзисторов.

 

Его принципиальная схема приведена на рисунке.

Испытуемый транзистор подключается к зажимам ХТ1-ХТ5. Источник стабильного тока собран на VT1-VT2. SA2 — можно установить ток эмиттера 1мА или 5мА. SA1 — род работы измирения h41э или Iкэк.

SA3  — выбор  структуры транзистора  n-p-n или p-n-p.

Питание на прибор подается кнопочным переключателем только на время измерения параметров транзистора. 

 

В качестве индикатора используется микроамперметр на 50мкА, шкалу его необходимо немного переделать как показано на рисунке.

И
спытатель мощных транзисторов.

 

 Испытывают мощные транзисторы при больших токах, в данном приборе выбранны 0,1А и 1А.

 

Назначение переключателей показаны на схеме и в пояснении не нуждаются.

 

Детали

Т1 — любой со вторичной обмоткой расчитанной на 6,3В переменного напряжения и токе нагрузке более 1 А.

 

Так же как и в предыдущей схеме шкалу стрелочного индикатора необходимо немного переделат как как показано на рисунке.

«Бетник» для мощных транзисторов

/practice/diy-tech/959-betnik-dlja-moshhnykh-tranzistorov.html

Описана конструкция прибора для измерения кєффициента усиления мощных транзисторов.

Несмотря на то, что народ массово кинулся в ламповое и микросхемное усестроение, а на «рассыпухе» — на половые 😀 транзисторы, все еще значительную долю занимают «рассыпные» УМЗЧ на биполярных «выхлопниках». Тем более, подобные аппараты постоянно попадаются для ремонта. Не вызывает сомнений постулат, что для минимизации искажений требуется попарный подбор комплементарных транзисторов по крайней мере по коэффициенту их усиления. Особую важность это приобретает для мощных (сценических) УМЗЧ, в которых используется по несколько запараллеленных «выхлопников».

Если для подбора маломощных транзисторов достаточно «китайских» мультиметров с режимом «бетирования», то для мощных транзисторов (по крайней мере отечественных транзисторов старых разработок), проблема измерения коэффициента их усиления (h41e) осложняется еще и тем, что он существенно зависит от тока коллектора. Следовательно, измерять h41e приходится при по крайней мере двух значениях коллекторного тока.
Общий вид «бетника» показан на рис.5.

 

Как-то попались мне для ремонта несколько мощных УМЗЧ, на выходе которых в каждом плече стояло по 4…8 транзисторов КТ864/865. Покупать по несколько коробок с последующим отбором дома — выходило крайне накладно. Поэтому за день по-быстрому сваял «бетник» (конструкция которого и приводится), с помощью которого отобрал нужное количество согласованных транзисторов прямо на рынке.

Схемотехника «бетника» (рис.1), в принципе, известная.

Он представляет собой микросхемный стабилизатор тока с выходным регулирующим транзистором, коллекторный ток которого и стабилизируется. Его h41e измеряется по току, поступающему в базу транзистора стрелочным измерительным прибором PA1, включенным в диагональ диодного моста, что исключает необходимость коммутации при испытании транзисторов разной структуры. Дополнительный умощняющий каскад на транзисторах VT1-VT2 нужен чтобы не перегружать выход ОУ при тестировании транзисторов с малыми значениями h41e при большом коллекторном токе. На схеме не показана кнопка, кратковременно подающая питание на всю схему, что позволяет экономить автономные источники питания и защищает измерительный прибор при проверке пробитых транзисторов, при неправильном их подключении или при неправильном выборе проводимости. Двухцветный светодиод VD1 индицирует, кроме наличия питания, и полярность тестируемого транзистора (красный — n-p-n, зеленый — p-n-p).

Измерения проводятся при коллекторном токе 50 и 500 мА, выбираемых переключателем SA3. Измерения h41e проводятся в трех диапазонах, выбираемых переключателем SA2 с минимальными значениями 10, 30 и 100. Относительным недостатком является «обратная» и существенно неравномерная шкала измерительного прибора (рис.2).

Опорное напряжение для стабилизатора тока задается стабилитронами VD2-VD3, включенными встречно-последовательно. Их следует подобрать по одинаковому напряжению стабилизации. В принципе, оптимальным вариантом было бы использование двуханодного термокомпенсированного стабилитрона, но мне они на напряжение стабилизации менее 6,2 В как-то не попадались, а опорное напряжение желательно бы делать поменьше — тогда на испытуемом транзисторе падает бОльшая часть напряжения питания, что тоже важно для правильного измерения (например, h41e у КТ8101/8102 существенно падает при коллекторном напряжении мене 5 В). Переключение полярности напряжения, поступающего на формирователь опорного напряжения и испытуемый транзистор разных типов производится переключателем SA1.

Номинал эмиттерного резистора R11, задающего коллекторный ток 50 мА, приходится подбирать в зависимости от полученного опорного напряжения (рис.3).



При этом измерительный мост просто перемыкается накоротко. Номинал эмиттерного резистора R10, подключаемого параллельно R11 для задания тока 500 мА должен быть в 9 раз меньше, чем у R11.

Номиналы резисторов измерительной части (рис.4) расчитаны для головки на ток 100 мкА сопротивлением 550 Ом. Для других головок их придется пересчитать.

Настройка производится при отключенном от генератора тока диодном мосте. При невозможности точного подбора номиналов низкоомных резисторов ставится ближайшего бОльшего номинала, параллельно которому — более высокоомный, чтобы получить нужное сопротивление.

Питается он от любого сетевого адаптера на напряжение 12…15 В и ток до 500 мА, либо от комплекта батарей на то же напряжение. В оригинальном варианте сетевой трансформатор с выпрямителем и фильтрующим конденсатором встроен прямо в корпус прибора.

Пользуюсь этим прибором уже более 4-х лет. «Полет — нормальный» 😀 . В архиве — схемы в формате sPlan betnik.rar [66,22 Kb] (cкачиваний: 102)

Эксплуатационные параметры транзисторов — Студопедия

Транзисторы характеризуются эксплуатационными параметрами, предельные значения которых указывают на возможности их практического применения. При работе в качестве усилительных приборов используются рабочие области характеристик биполярных транзисторов в соответствии с рисунком 3.12, а.

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

· максимально допустимый ток коллектора,обозначаемый для биполярных транзисторов как IК MAX. Превышение IК MAX приводит к тепловому пробою коллекторного перехода и выходу транзистора из строя.

· максимально допустимое напряжение между выходными электродами:

UКБ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОБ,

UКЭ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ.

а) рабочая область выходных характеристик,

б) зависимость РК МАХ от температуры

Рис. 3.12. Предельные параметры транзисторов

Это напряжение определяется значениями пробивного напряжения коллекторного перехода биполярных транзисторов;

· – максимально допустимая мощность, рассеиваемая выходным электродом транзистора. В биполярном транзисторе это мощность РК MAX,рассеиваемая коллектором и бесполезно расходуемая на нагревание транзистора. У биполярных транзисторов при недостаточном теплоотводе разогрев коллекторного перехода приводит к резкому увеличению IК. Процесс имеет лавинообразный характер и транзистор необратимо выходит из строя, поэтому БТ нуждаются в схемах температурной стабилизации режима.

При повышении температуры окружающей среды мощность РК MAX уменьшается (рисунок 3.12, б).

Транзисторы характеризуются эксплуатационными параметрами, предельные значения которых указывают на возможности их практического применения. При работе в качестве усилительных приборов используются рабочие области характеристик биполярных транзисторов в соответствии с рисунком 3.12, а.

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

· максимально допустимый ток коллектора,обозначаемый для биполярных транзисторов как IК MAX. Превышение IК MAX приводит к тепловому пробою коллекторного перехода и выходу транзистора из строя.

· максимально допустимое напряжение между выходными электродами:

UКБ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОБ,

UКЭ MAX для биполярных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ.

а) рабочая область выходных характеристик,

б) зависимость РК МАХ от температуры

Рис. 3.12. Предельные параметры транзисторов

Это напряжение определяется значениями пробивного напряжения коллекторного перехода биполярных транзисторов;

· – максимально допустимая мощность, рассеиваемая выходным электродом транзистора. В биполярном транзисторе это мощность РК MAX,рассеиваемая коллектором и бесполезно расходуемая на нагревание транзистора. У биполярных транзисторов при недостаточном теплоотводе разогрев коллекторного перехода приводит к резкому увеличению IК. Процесс имеет лавинообразный характер и транзистор необратимо выходит из строя, поэтому БТ нуждаются в схемах температурной стабилизации режима.


При повышении температуры окружающей среды мощность РК MAX уменьшается (рисунок 3.12, б).

Y параметры транзистора

В режиме малого синусоидального сигнала транзистор можно представить активным линейным четырехполюсником. Для описания свойств транзистора, как четырёхполюсника, наибольшее распространение получили уравнения с Z,Y и h — параметрами. Напомним, что Z-параметры измеряются в режимах ХХ и называются сопротивлениями холостого хода; Y-параметры измеряются в режимах КЗ и называются проводимостями короткого замыкания, система h-параметров является гибридной: одни h-параметры измеряются в режиме ХХ на входных зажимах, другие — в режиме КЗ на выходных. Точность измерения параметров транзистора как четырёхполюсника, кроме того, зависит от выбранной системы параметров.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Характеристики транзистора (Транзистор- это просто 17)

Эквивалентные схемы транзисторов-четырехполюсников


Биполярный транзистор в схемотехнических приложениях представляют как четырехполюсник и рассчитывают его параметры для такой схемы. Для транзистора как четырехполюсника характерно два значения тока I 1 и I 2 , и два значения напряжения U 1 и U 2 рис. В зависимости от того, какие из этих параметров выбраны в качестве входных, а какие — в качестве выходных параметров, можно построить три системы формальных параметров транзистора как четырехполюсника.

Это системы z — параметров, y — параметров и h — параметров. Рассмотрим их более подробно, используя линейное приближение. Зададим в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника токи I 1 и I 2 , а напряжения U 1 и U 2 будем определять как функции этих токов I 1 и I 2.

Тогда связь напряжений и токов в линейном приближении будет иметь вид. Зададим в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника напряжения U 1 и U 2 , а токи I 1 и I 2 , будем определять как функции этих напряжений U 1 и U 2.

Тогда связь токов и напряжений в линейном приближении будет иметь вид. Поэтому, для системы h-параметров в качестве входных параметров задается ток I 1 и напряжение U 2 , а в качестве выходных параметров рассчитываются ток I 2 и напряжение U 1 при этом система, описывающая связь входных I 1 , U 2 и выходных I 2 , U 1 параметров выглядит следующим образом.

Эквивалентная схема четырехполюсника с h-параметрами приведена на рисунке 1. Из этой схемы легко увидеть, что режим короткого замыкания на выходе или холостого хода на входе позволяет измерить тот или иной h-параметр. Рассмотрим связь h-параметров биполярного транзистора в схеме с общей базой с дифференциальными параметрами. Для этого воспользуемся эквивалентной схемой биполярного транзистора на низких частотах, показанной на рисунке 1.

Для биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером рис. Зависимость коэффициента h 21э для различных транзисторов марки КТД от эмиттерного тока I э.

Содержание Глава 1.


Дифференциальные параметры транзистора

Эквивалентная схема, независимо от схемы включения транзистора, имеет два входных и два выходных зажима, между которыми включен ряд линейных активных и реактивных сопротивлений, т. Четырехполюсник характеризуют входными и выходными токами и напряжениями, которые измеряются в двух режимах: при разомкнутых выходных зажимах 2—2 режим холостого хода и при замкнутых накоротко зажимах 2—2 режим короткого замыкания. При анализе и расчете схем на транзисторах часто используют y-параметры, которые имеют размерность проводимости и определяются при коротком замыкании на входе и выходе. В системе y-параметров уравнения четырехполюсника имеют следующий вид:. Все системы характеристических параметров связаны между собой определенными соотношениями. Формулы перехода от одной системы параметров к другой даны в табл. Характерис- тические параметры транзистора.

Эти y-параметры называются параметрами проводимости короткого замыкания Остальные y-параметры могут быть найдены при подаче со стороны выхода . Частотная характеристика усилителя на полевых транзисторах.

Полевой транзистор как четырехполюсник, Y-параметры. Графическое определение Y-параметров

На рис. Эти y -параметры называются параметрами проводимости короткого замыкания четырехполюсника short-circuit admittance parameters и могут быть найдены с помощью PSpice. В качестве примера рассмотрим простую цепь, состоящую из резисторов. Входной файл при этом имеет вид:. Обратите внимание, что в команде, описывающей резистор R 2 , узлы записаны в следующем порядке: 0, 2. Тем самым задается направление для тока I 2 , показанное на рис. Проведите анализ на PSpice, чтобы найти I 1 и I 2. В результате вы получите. Поскольку напряжение V 1 выбрано равным 1 В, значение I 1 численно равно проводимости у 11 , а значение I 2 численно равно проводимости у

Система y – параметров

Известно, что транзистор при включении по схеме с ОЭ обладает значительной внутренней обратной связью. Это затрудняет создание широкополосных транзисторных усилителей, т. Поэтому при создании широкополосных усилителей часто используют каокодные — схемы, состоящие, как правило, из двух соединенных определенным образом транзисторов. Хорошими усилительными свойствами и широкополосностью обладает каскодная схема типа ОЭ-ОБ.

Эквивалентная схема изображена при включении транзистора с общим эмиттером, она содержит: r Б -объемное внутреннее сопротивление базы, дифференциальное сопротивление открытого перехода эмиттер-база- r ЭБ , емкость этого перехода- С ЭБ , сопротивление обратносмещенного перехода коллектор-внутренняя область базы- r КБ , емкость этого перехода С КБ , проводимость подложки- g ЭК. Все приведенные элементы схемы зависят от положения рабочей стационарной точки транзистора.

Транзистор как четырёхполюсник

Новости: 9. Высказывания: Что важнее для успеха — талант или трудолюбие? А что важнее в велосипеде — переднее или заднее колесо? Основные параметры транзистора 2SCY биполярного высокочастотного npn. Эта страница показывает существующую справочную информацию о параметрах биполярного высокочастотного npn транзистора 2SCY.

Y-параметры транзисторов.

Выбираем в качестве смесителя схему с общим эмиттером ОЭ на транзисторе КТ Исследование тепловизионного канала Главной задачей данной курсовой работы является исследование тепловизионного канала. Для эксперимента был выбран тепловизор «Скат», применяемый для обнаружения НС и ЧС в условиях городской застройки. Исследование влияния прямоугольного проводящего экрана на ТВ передающую антенну с режекторной ДН В настоящее время происходит интенсивное развитие сети телевизионного и УКВ ЧМ радиовещания. Сети ТВ-ретрансляторов планируются для расширения зоны действия мощных РПС, расположенных в краевых административных и куль Линейка из рупорных антенн Волноводно-рупорные антенны являются простейшими антеннами СВЧ-диапазона. Они могут формировать диаграммы направленности шириной от о при раскрыве специальной формы до о в пирамидальных рупорах. Возможность да

Диоды VD1 и VD2 предназначены для защиты транзисторов от пробоев. Входной сигнал f0 = МГц. Расчет Y- параметров одного транзистора: 1.

Параметры биполярного транзистора

Сложнейшими параметрами, характеризующими качество транзистора является диф. Чаще используют схему с общим эмиттером. Транзистор является активным нелинейным элементом, параметры которого зависят от тока, напряжения, температуры и частоты. Он называется активным четырехполюсником.

Компьютерные сети Системное программное обеспечение Информационные технологии Программирование. Все о программировании Обучение Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации Главная Тексты статей Добавить статьи Контакты Частотные параметры транзисторов. Дата добавления: ; просмотров: ; Нарушение авторских прав. С повышением частоты усиление, даваемое транзисторами, снижается.

Для их исследования, а также для расчёта электронных схем, где применяют транзисторы, разработана особая методика.

Усилительные каскады на транзисторах по отношению к малому входному переменному сигналу при определенных условиях могут рассматриваться как линейные активные четырехполюсники. Уточним эти условия: во-первых, учитывая, что у транзистора всего три вывода, один из них становится общим для входных и выходных выводов четырехполюсника; во-вторых, исходная рабочая точка транзистора по постоянному току должна располагаться в области линейного усиления; в-третьих, при поступлении на вход переменных сигналов траектория движения рабочей точки транзистора не должна выходить за пределы области линейного усиления. Второе и третье условия приводят к тому, что мы можем рассматривать транзистор — в общем случае нелинейный прибор — как прибор линейный для переменной составляющей входного сигнала. Математически это выглядит как переход путем дифференцирования от нелинейных уравнений, связывающих абсолютные значения токов и напряжений на электродах транзистора, к линейным дифференциальным уравнениям, которые устанавливают зависимости между бесконечно малыми изменениями токов и напряжений на электродах транзистора при его нахождении в режиме линейного усиления. Далее, ограничившись рассмотрением только гармонических входных сигналов, мы можем перейти к использованию метода комплексных амплитуд см. Заметим только, что при рассмотрении идеального линейного четырехполюсника мы не допускали различий между его статическими и дифференциальными параметрами, а вот для транзисторных каскадов наоборот — специально перешли к рассмотрению именно дифференциальных параметров, поскольку только в этом случае можно было применить нужную нам модель. Физический смысл дифференциальных параметров транзистора-четырехполюсника во всем аналогичен физическому смыслу параметров проходного линейного четырехполюсника, следует только помнить, что здесь речь идет только о переменных составляющих токов и напряжений на электродах транзистора.

Транзистор в активном режиме работы описывается различными системами дифференциальных параметров, которые рассматриваются как линейные, а сам транзистор является в этом случае линейным четырехполюсником 4. Комплексные амплитуды тока и напряжения во входной цепи четырехполюсника обозначают и. Два других вывода являются выходными, соответствующие им ток и напряжение обозначают и. Взаимосвязь между входными и выходными напряжениями и токами линейного четырехполюсника выражается различными системами параметров, в частности наиболее часто используются три системы : Z-;Y-; и H- параметры.


SPICE моделирование BJT из таблицы

Биполярные транзисторы

BJT требуют определенного количества параметров, чтобы получить хорошую модель. Синтаксис этой модели:

.model ModelNameNPN (par1=a par2=b………parn=x)

для корпуса PNP:

.model ModelNamePNP (par1=a par2=b………parn=x)

, где par1 par2…….parn — это параметры, которые позволяют моделировать уравнения BJT.

Основные параметры для разумного моделирования поведения компонента приведены в следующей таблице:

0,5
Параметры Описание Единицы Значение по умолчанию
IS Транспортный ток насыщения А 1e-16
XTI Показатель температурного эффекта IS без размера единицы измерения 3.0
ЭГ Напряжение запрещенной зоны (высота барьера) эВ 1,11
VAF Вперед Раннее напряжение В Бесконечно
BF Идеальная максимальная прямая бета без размерности 100
ISE Ток насыщения утечки база-эмиттер A 0
NE Коэффициент излучения утечки база-эмиттер без размера блока 1.5
IKF Уголок для сильноточного спада вперед-бета A Бесконечный
NK Коэффициент спада сильного тока без размера блока 0,5
XTB Прямой и обратный коэффициент бета-температуры без указания размера 0
BR Идеальная максимальная обратная бета без размерности 1.0
ISC Ток насыщения утечки база-коллектор A 0
НЗ Коэффициент выбросов утечек между основанием и коллектором без размера блока 2,0
IKR Уголок для сильноточного спада обратной бета-версии A Бесконечный
RC Активное сопротивление коллектора Ом 0
CJC Емкость p-n с нулевым смещением база-коллектор F 0
MJC База-коллектор p-n коэффициент градации без размера блока 0.33
ВЕК В 0,75
CJE Емкость p-n с нулевым смещением база-эмиттер F 0
MJE Градационный коэффициент p-n база-эмиттер без размера блока 0,33
VJE Встроенный потенциал база-эмиттер В 0.75
TR Идеальное время обратного прохождения с 1e-8
TF Идеальное время прохождения вперед с 0
ITF Зависимость времени прохождения от Ic A 0
XTF Коэффициент зависимости смещения от времени прохождения без размерности 0
VTF Зависимость времени прохождения от Vbc V Бесконечно
RB Базовое сопротивление нулевого смещения (максимальное) Ом 0

В схеме рис.параметры транзистора VTN= 1,7 В и Kn= 0,4 мА/В2. Если ID=0,8 мА и VD=1 В, то номиналы резисторов RS и RD соответственно а)2,36 к, 5 кб)5 к, 2,36 кО)6.43 k, 8,4 kd)8,4 k, 6,43 kПравильный ответ – вариант «А». Можете ли вы объяснить этот ответ?

Это обсуждение В схеме рис. параметры транзистора VTN= 1,7 В и Kn= 0,4 мА/В2. Если ID=0,8 мА и VD=1 В, то номиналы резисторов RS и RD равны соответственно а)2.36к,5кб)5к, 2,36кс)6,43к, 8,4кд)8,4к, 6,43кПравильный ответ — вариант «А». Можете ли вы объяснить этот ответ? выполняется в исследовательской группе EduRev студентами, изучающими электронику и технику связи (ECE). Вопросы и Ответы В схеме рис. параметры транзистора VTN= 1,7 В и Kn= 0,4 мА/В2. Если ID=0,8 мА и VD=1 В, то номиналы резисторов RS и RD соответственно а)2,36 к, 5 кб)5 к, 2,36 кО)6.43 k, 8,4 kd)8,4 k, 6,43 kПравильный ответ – вариант «А». Можете ли вы объяснить этот ответ? решает группа студентов и преподаватель электроники и техники связи (ECE), который также является самым большим студентом сообщество инженеров электроники и связи (ECE).Если ответ недоступен, подождите некоторое время, и член сообщества, вероятно, ответит на этот вопрос. скоро. Вы можете изучить другие вопросы, MCQ, видео и тесты по электронике и технике связи (ECE) на EduRev и даже обсудить свои вопросы, например В схеме рис. параметры транзистора VTN= 1,7 В и Kn= 0,4 мА/В2. Если ID=0,8 мА и VD=1 В, то номиналы резисторов RS и RD соответственно а) 2,36 к, 5 кб) 5 к, 2,36 к к) к, 8.4 kd)8,4 k, 6,43 kПравильный ответ – вариант «А». Можете ли вы объяснить этот ответ? здесь, на EduRev! Помимо того, что EduRev является крупнейшим сообществом инженеров электроники и связи (ECE), EduRev имеет крупнейшее решенное Банк вопросов по электронике и технике связи (ECE).

Влияние сфокусированного ионного пучка на параметры МОП-транзистора

PDF-версия также доступна для скачивания.

ВОЗ

Люди и организации, связанные либо с созданием этой статьи, либо с ее содержанием.

какой

Описательная информация, помогающая идентифицировать эту статью.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие элементы в электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этой статьей.

Статистика использования

Когда этот артикул использовался в последний раз?

Взаимодействие с этой статьей

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Цитаты, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / поделиться


Распечатать
Электронная почта
Твиттер
Фейсбук
Тамблер
Реддит

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Архивный ресурсный ключ (ARK)

Международная структура совместимости изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL-адреса

Статистика

Абрамо, Марша Т.; Антониу, Николас; Кэмпбелл, Энн Н.; Флитвуд, Дэниел М .; Хембри, Чарльз Э .; Джессинг, Джеффри Р. и др. Влияние сфокусированного ионного пучка на параметры МОП-транзистора, статья, 28 июля 1999 г .; Альбукерке, Нью-Мексико. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc793861/: по состоянию на 10 марта 2022 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, цифровая библиотека ЕНТ, https://digital.library.unt.edu; зачисление отдела государственных документов библиотек ЕНТ.

Компромисс параметров микроволнового транзистора в схемотехнике: Часть 1

Сентябрь 1967 г.

Быстрое развитие транзисторных технологий в диапазоне микроволновых частот делает эту статью о компромиссах между микроволновыми транзисторами особенно своевременной. Разработчики микроволновых схем, использующих транзисторы, должны найти представленную здесь информацию очень полезной в своей работе. Он также познакомит других читателей с актуальными вопросами, имеющими жизненно важное значение для микроволновой промышленности.

Часть 1 посвящена основным соображениям и оценке влияния параметров постоянного тока на характеристики СВЧ-схемы.

Часть 2 будет связывать ВЧ-параметры с характеристиками схемы и обсуждать характеристики транзисторов для приложений усилителей мощности.

Часть 3 стандарта

посвящена тепловым эффектам СВЧ-транзистора и соображениям КСВ, а также взаимосвязи параметров цепи постоянного тока с СВЧ-цепями. Э.Т.Е.

Часть 1. Основные положения

Мощные транзисторы

Rf в последнее время быстро переходят в микроволновые приложения как на субгармониках, так и на частотах прямого действия.Современное состояние должно продолжать развиваться, особенно максимальная рабочая частота, надежность, упаковка и транзисторы, адаптированные к конкретным приложениям. В настоящее время доступны транзисторы как общего назначения, так и специально разработанные для конкретных микроволновых приложений. Поэтому для проектировщика схем важно иметь представление о возможных компромиссах, чтобы лучше понять проблемы проектирования и достижимые характеристики схемы.

Для данного типа транзистора и его обработки существуют определенные различия в высокочастотных характеристиках и взаимодействии со схемой.Эти различия могут быть связаны с основными параметрами постоянного тока и ВЧ транзистора. Зная эти взаимосвязи, разработчик схемы сможет лучше понять различия между транзисторами, а разработчик оборудования лучше адаптировать параметры транзистора к конкретным критериям производительности.

Биполярный транзистор теперь обеспечивает надежную выходную мощность до 50 Вт при 150 МГц и от 15 до 20 Вт при 400 МГц. Современное состояние промышленной частоты показано на рис.1. Это в первую очередь для класса C, выходная мощность непрерывного сигнала. В большинстве источников микроволновой энергии используются усилители класса C на более низких частотах с умножением или прямое усиление класса C на запланированной выходной частоте.

Рис. 1. Преобразователь промышленной частоты для транзисторов, работающих в непрерывном режиме, класс C.

Выбор транзистора

Некоторые основные рекомендации для схемотехника при выборе транзистора:

  • Не вводите транзистор в несовместимую схему.Изучите характеристики полупроводникового устройства, прежде чем разрабатывать схемы на его основе.
  • Будьте осторожны при выборе пакета. Требовать больше, чем необходимо, дорого; требуя меньше, чем нужно, вызывает проблемы.
  • Выбор полупроводникового устройства исключительно по цене становится дорогостоящей ошибкой, если жертвуют необходимой производительностью.
  • Выберите устройство, которое доступно и будет выполнять правильную работу схемы.
  • Оставайтесь в пределах рекомендуемых пределов, установленных производителем в его спецификациях.Это требует полного понимания параметров таблицы данных и их взаимосвязанного использования.
  • Не переусердствуйте с полупроводниковым устройством. Дайте максимально возможные допуски, чтобы сэкономить средства и улучшить доставку устройства от поставщика.
  • Узнайте о максимальных рейтингах устройств и о том, как применять их в сочетании. Не вся информация о возможных комбинациях максимальных номинальных значений всегда может быть включена в листы технических данных.
  • Тщательно оцените как устройство, так и работу схемы, включая все уровни нагрузки.Уровни стресса часто диктуют использование полупроводникового устройства. Применение уровней напряжения к транзистору требует полного знания его параметров и возможностей.
  • Обратитесь за помощью в отдел разработки приложений производителя полупроводников. Гораздо дешевле задать вопрос на ранней стадии проектирования схемы, чем после того, как все устройства будут уничтожены!

Микроволновые транзисторы — как они устроены

Чтобы понять характеристики транзисторов усилителя мощности и то, как параметры влияют друг на друга в сочетании с компромиссами схемы, разработчик схемы должен иметь базовую концепцию конструкции устройства.Полупроводниковый кристалл, стабилизация резистора, если применимо, и упаковка устройства очень важны для микроволновых частот. Важно качественно связать конструкцию устройства с параметрами и характеристиками схемы. Таким образом, можно разумно оценить различные устройства и различия между устройствами одного семейства транзисторов.

Будет описан наиболее популярный в настоящее время тип конструкции транзистора — планарный эпитаксиальный диффузный переход. Этот тип в настоящее время используется всеми производителями полупроводников для обработки высокочастотных транзисторов усилителей мощности.Геометрии могут различаться, но описанные здесь концепции качественно не зависят от используемых геометрий. На параметры влияет геометрия, но отношения одинаковы для всех типов.

Базовая конструкция транзистора

Рис. 2. Планарная конструкция транзистора. Указаны основные элементы.

Плоский NPN-транзистор сконструирован так, как показано на рис. 2. Рис. 3 представляет собой типичный вид сверху, показывающий встречно-штыревые соединения (гребенчатая структура) областей эмиттера и базы; который является одним из типов схемы подключения.

Рис. 3. Типичный планарный транзистор, вид сверху, демонстрирующий встречно-гребенчатую структуру. Это один из популярных шаблонов подключения.

Транзисторы для более высоких частот и более высокой выходной мощности в данной физической области чипа должны иметь повышенное отношение активной площади к физической площади. Для этого необходима более тонкая геометрическая структура излучателя, чтобы увеличить периферию излучателя-базы для данной физической области. Для этого требуются более мелкие излучатели, расположенные ближе друг к другу.Это, в свою очередь, требует более жестких допусков на маску, создает больше проблем с выходом и требует более тщательной обработки; таким образом создается более дорогое устройство. Определение геометрии излучателя на один микрон меньше было достигнуто в маломощных устройствах со слабым сигналом (один микрон = 10 -6 метров или 3,95 x 10 -5 дюймов). Это требование допустимости маски, однако, еще не может быть достигнуто в очень мощных транзисторах большой площади. Существующий уровень техники диктует геометрию эмиттера от 3 до 5 микрон в ширину или сторону площадки для разумных выходов.

Концепция активной зоны

Базовый привод должен подходить к переходу эмиттер-база со стороны, как показано на базовой модели конструкции. Этот базовый ток должен проходить через область под эмиттером. Чем уже ширина базы, тем выше будет боковое поверхностное сопротивление конструкции или выше эффективное сопротивление базы и тем больше будет падение напряжения для данного базового привода. Таким образом, напряжение эмиттер-база даже на краю перехода эмиттер-база не будет таким высоким, как напряжение эмиттер-база, приложенное к внешним выводам устройства.Кроме того, под эмиттером, вдали от области контакта база-база, доступно меньшее напряжение эмиттер-база и меньше ток включения. Это эффект «текущей отсечки».

Токовая отсечка зависит от постоянного бета (h FE ), поскольку бета зависит от ширины основания. По мере увеличения нагрузки на транзистор эффект отсечки становится хуже, и активная площадь устройства (ток, несущий площадь эмиттера) увеличивается медленнее, чем при более низких уровнях тока. Как выглядит активная область, примерно показано на рис.4. По сути, это трехмерное последовательное сопротивление с шунтирующей емкостью. По мере увеличения частоты этот встроенный фильтр нижних частот снижает нагрузку на переход база-эмиттер. Активная площадь уменьшается с увеличением частоты. Для схемотехника это означает, что полезный размер или площадь транзистора уменьшается. К сожалению, уровни импеданса меняются не так быстро, и выходная емкость изменяется лишь незначительно.

Рис. 4. Представление импеданса в модели транзистора.Эффект представляет собой фильтр нижних частот.

Рис. 5. Распределение тока транзистора для простой модели транзистора.

Как выглядит распределение тока на одной частоте для простой модели транзистора, показано на рис. 5. Из этого эскиза видно, как более высокочастотный транзистор (транзистор с более высоким отношением активной площади к физической) потребуется более тонкая геометрия. Например, на рис. 6а показана грубая геометрия по сравнению с рис.6б. Для того же привода на той же частоте распределение тока будет таким, как показано. Для данной физической площади активная площадь транзистора на рис. 6b намного больше из-за более тонкой геометрии. Это делает транзистор более полезным на этой частоте. Большая активная площадь дает больший прирост мощности по причинам, которые будут обсуждаться ниже. Однако у транзистора, показанного на рис. 6b, есть проблемы, связанные с областью безопасной работы и однородностью работы, над областью которой необходимо что-то сделать, чтобы обеспечить эквивалентную безопасную работу.Это тоже будет обсуждаться.

Рис. 6. Как точная геометрия увеличивает активную площадь. At является относительно конечной геометрией. Для данной физической области b имеет более активную область из-за более тонкой геометрии.

Упаковка транзистора

Многие доступные в настоящее время транзисторы в большей степени ограничены их корпусом, чем базовыми возможностями самого чипа. Это особенно актуально для высокочастотных силовых устройств с относительно низким входным и выходным импедансом.Полное сопротивление пакета может легко быть таким же большим. Таким образом, в корпусировании транзисторов происходит революция, особенно для устройств в диапазоне СВЧ выше 400 Мгц.

Индуктивность корпуса и резистивные потери оказывают значительное влияние на характеристики схемы, в частности, на полосу пропускания, стабильность, коэффициент усиления по мощности и фазовую задержку. Полоса пропускания важна во многих схемах связи, а широкую полосу пропускания труднее достичь с помощью мощных транзисторов, чем для устройств со слабым сигналом.

Рис. 7. Эквивалентная входная схема для конфигурации с общим эмиттером, показывающая взаимосвязь между частотой, полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением для слабого сигнала.

Простое представление входной схемы эквивалентного транзистора с общим эмиттером показано на рис. 7, демонстрирующем взаимосвязь для слабого сигнала между полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением. Сильносигнальные r b и C i отличаются от малосигнальных величин, и точный количественный анализ невозможен.Однако полоса пропускания большого сигнала на входной цепи транзистора будет значительно меньше, чем предсказанная на основе измерений параметров слабого сигнала. В первую очередь это связано с тем, что эффективное базовое сопротивление при большом сигнале, r b , ниже.

Индуктивность корпуса эмиттера, L e , снижает усиление мощности, как показано в следующем приближенном уравнении.

       

L e также отражает импеданс во входной цепи схемы с общим эмиттером (это наиболее широко используемая конфигурация, и здесь она рассматривается в первую очередь).Входное сопротивление, полученное при анализе слабого сигнала, составляет (см. Приложение A):

.

    

, где r e — это комбинация сопротивления эмиттера транзистора и сопротивления любого внешнего эмиттера.

Корпус

с низкой индуктивностью улучшает как полосу пропускания, так и стабильность и, таким образом, облегчает согласование мощности с транзистором. Цепь с меньшей индуктивностью и меньшей добротностью означает меньшее изменение фазы по сравнению с настройкой и более широкий диапазон стабильности по отношению к внутренней обратной связи. На рис.8. Это новая концепция высокочастотной компоновки транзисторов выше 300 Мгц. В будущем можно ожидать еще большего улучшения.

Рис. 8. Корпус малоиндуктивных транзисторов на ток 300 Мгц и выше. Для коллектора и основания используются широкие ленточные выводы, что обеспечивает лучшую стабильность в более широком диапазоне.

Параметры постоянного тока

Если известны параметры транзистора по постоянному току, он может определить, чего ожидать от ВЧ-параметров и характеристик схемы.Разработчику схемы очень полезно понимать взаимосвязь между параметрами постоянного тока и ВЧ.

Требования EIA для регистрации мощного высокочастотного транзистора под номером 2N достаточно свободны, что допускает широкий диапазон параметров. Все производители используют как можно более широкие возможности; тем не менее, чтобы поставлять хорошие продукты, параметры должны контролироваться более тщательно, чем требует стандартная регистрация EIA. Часто параметры распределения ужесточаются просто за счет выбора единиц, отвечающих требованиям конкретного приложения.

Общий эмиттер h FE и бета

Коэффициент передачи прямого тока постоянного тока, h FE , является наиболее важным параметром управления для процесса устройства. Множество различных ВЧ-параметров, а также характеристики схемы напрямую связаны с h FE . Обычно его измеряют при низком напряжении и в импульсных условиях, чтобы на него не влияла рассеиваемая мощность. Как правило, h FE увеличивается с температурой перехода.

Бета постоянного тока обычно указывается как для слаботочного, так и для сильноточного уровня.Обычно минимум и максимум указываются на слаботочных уровнях; минимальное значение, безусловно, наиболее необходимо при высоких уровнях тока. Это восходит к концепции активной области и тому факту, что при высоких уровнях тока возникает эффект отсечки тока. При высоких уровнях тока постоянное бета будет уменьшаться довольно быстро, когда плотность тока достигает высокого уровня. Следовательно, устройства с низким h FE , которые имеют большую ширину базы и меньшее боковое поверхностное сопротивление в структуре базы под эмиттером транзистора, будут иметь более линейный или постоянный h FE по отношению к току коллектора.Устройство с высоким значением h FE будет иметь более радикальные процентные изменения h FE по сравнению с током коллектора. И по мере увеличения h FE устройство достигнет пика при более низком уровне тока.

Типичные соотношения между h FE и током коллектора для различных уровней h FE показаны на рис. 9 для двух разных транзисторов 400 Mc. Кривые более линейны для устройств с низким h FE , и это должно существенно повлиять на уровень насыщения на высоких частотах и ​​линейность выходной мощности и модуляции.Многие из основных ВЧ-параметров также напрямую коррелируют с уровнем h FE данного транзистора для данного процесса.

Рис. 9. Зависимость h FE от I c для двух транзисторов на разных уровнях h FE . Блок мощностью 5 Вт имеет обозначение ITT 2N3375; транзистор 15 Вт, ИТТ 3ТЕ440.

Пробивные напряжения

Напряжения пробоя постоянного или импульсного тока обычно указываются в технических паспортах:

  • BV CEO(SUS) — Это поддерживающее напряжение между коллектором и эмиттером при заданном уровне тока, когда транзистор работает в лавинном режиме с разомкнутым выводом базы.При высоких текущих уровнях он называется LV CEO . BV CEO — максимальное напряжение открытой базы, которое прибор имеет в лавинной области (начальная точка). Это гарантированный уровень, до которого прибор выдержит лавинный ток коллектора без вторичного пробоя или полного провала напряжения прибора. Он всегда измеряется в импульсном режиме. Иногда определенное количество энергии подается путем возбуждения транзистора от индуктивности, которая имеет заранее определенное количество накопленной энергии.
  • BV CER(SUS ) — Это напряжение пробоя от коллектора к эмиттеру с резистором, подключенным от базы к эмиттеру. Измерение производится как для BV CEO(SUS) . Более распространенное обозначение — LV CER или LV CES , когда R BE = 0,
  • .
  • BV CBO — Это напряжение пробоя от коллектора к базе и, следовательно, лавинное напряжение перехода коллектор-база.Это важный параметр, поскольку как ВЧ-параметры, так и параметры работы схемы коррелируют с этим напряжением пробоя. Для данного процесса возможен довольно широкий диапазон напряжения пробоя коллектор-база в зависимости от изменения удельного сопротивления используемого кремниевого материала.

          Типичные кривые напряжения пробоя для тонкого экситаксиального транзистора с низким сопротивлением и для транзистора с высоким сопротивлением и толстой эпитаксией показаны на рис. 10. Обратите внимание, что для различных конструкций транзисторов получаются существенно разные формы кривых.Возможности КСВ транзистора зависят от поддерживающей области и этих напряжений пробоя.

Рис. 10. Характеристики напряжения пробоя — типичные транзисторы. Кривые слева относятся к тонкому эпитаксиальному слою с низким удельным сопротивлением; справа — относительно толстое эпитаксиальное устройство с высоким сопротивлением.

  • BV EBO — Напряжение пробоя эмиттер-база также указывается при заданном уровне тока в области лавинного пробоя.Это имеет второстепенное значение для схемотехника, когда транзистор должен работать на очень высоких частотах, потому что накопленный заряд, а не внешнее поле, управляет полем в переходе эмиттер-база в течение большей части цикла. Однако на низких частотах этот параметр важен и его следует учитывать.

Выходная емкость, общая база (C ob )

C ob — важный параметр, так как он влияет на настройку схемы и уровень выходного импеданса транзистора.Это также относится к некоторым другим параметрам постоянного тока. В схеме с общим эмиттером C ob также является выходной емкостью. Это связано с тем, что уровни импеданса на базе довольно низкие по сравнению с уровнем импеданса на выходе транзистора. Тем не менее, обязательно следует учитывать высокочастотное значение, а также значение сильного сигнала (которое может в два раза превышать значение слабого сигнала).

Выходная емкость транзистора фактически представляет собой емкость его перехода последовательно с сопротивлением.Если удельное сопротивление коллектора увеличивается, эффективная выходная емкость уменьшается, если смотреть со стороны внешних клемм. Кроме того, если удельное сопротивление увеличивается, напряжение пробоя коллектор-база, BV CBO , также увеличивается. Изменение толщины перехода и эпитаксиальной толщины также вызовет некоторое изменение выходной емкости. Типичное распределение C OB в зависимости от напряжения пробоя коллектор-база показано на рис. 11. C OB также зависит от напряжения коллектора, что является важным фактором при работе с большим сигналом.Типичный вариант транзистора 400-Mc показан на рис. 12.

Рис. 11. Типовой С об -БВ СВО раздат. Это было получено на транзисторе типа ИТТ 3ТЭ440 при f ≈ 1 Мгц и V CB = 28 В.

Рис. 12. Типичная кривая C ob -V cb для транзистора 400-Mc, тип ITT 3TE440. Это изменение важно при работе с большим сигналом.

Когда транзисторы работают в микроволновом диапазоне (выше 300 мкс), низкая выходная емкость важна для хорошего коэффициента усиления и высокого импеданса схемы.Основываясь на рассмотренной ранее концепции «активной области», необходимо построить более точную геометрию или изменить удельное сопротивление материала, чтобы эффективно уменьшить отношение выходной емкости к допустимой мощности. Однако изменение удельного сопротивления материала несколько снижает выходную мощность.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (В CE(SAT) )

В CE(SAT) — это важный параметр, который всегда указывается при постоянном токе, который очень неправильно используется для силового высокочастотного транзистора и несколько неправильно понимается.Напряжение насыщения указывается при заданных токах коллектора и базы, то есть при форсированном h FE (обычно при наименьшем гарантированном h FE , которое обычно составляет около 8 или 10).

В CE(SAT) соответствует напряжению пробоя коллектор-база; т. е. удельное сопротивление эпитаксиального материала коллектора в транзисторе. Таким образом, устройство с более высоким напряжением пробоя имеет более высокий уровень напряжения насыщения на постоянном токе, а также на ВЧ. В высокочастотных силовых цепях с большим сигналом транзистор управляется от насыщения коллектора до отсечки.Таким образом, уровень насыщения определяет степень колебания напряжения. Соотношение между насыщением по постоянному току и насыщением по ВЧ частично контролируется геометрией устройства, поскольку оно влияет на одну и ту же площадь.

Термическое сопротивление (R T )

R T – важный параметр, который, наряду с максимальной номинальной рассеиваемой мощностью, создает фактические пределы уровня рассеивания силовых устройств. Это очень неправильно понятая оценка, требующая значительного понимания высокочастотной геометрии и безопасных рабочих зон.Само по себе тепловое сопротивление дает возможность только при условии, что транзистор работает при определенных напряжениях и токах коллектора, поскольку они переводятся в температуру перехода и поля напряжения.

Приложение

Тепловое сопротивление не является абсолютной константой транзистора, поскольку оно может быть разным в зависимости от условий измерения.

Примерный эффект L e и r e можно легко показать, рассматривая упрощенную Т-эквивалентную схему на рис.А.

Рис. A. T-эквивалентная схема с закороченным выходом.

На высоких частотах удобно представить β уравнением:

 

Из рис. A2,

 

Написание уравнения контура напряжения для входной цепи с использованием соотношений (1) и (2) приводит к уравнению:

 

, что дает входное сопротивление:

 

На нормальных частотах, представляющих интерес для обычных высокочастотных мощных транзисторов,

и

Уравнение4 затем упрощается до конечного результата:

Следующую часть этой серии читайте здесь.

Ошибка неработающей ссылки

    Панель приборов

    PHY 116A A01 FQ 2019

    Перейти к содержанию Панель приборов
    • Авторизоваться

    • Приборная панель

    • Календарь

    • Входящие

    • История

    • Помощь

    Закрывать