Эквивалентная схема полевого транзистора

Эквивалентная схема полевого транзистора

Для удобства расчетов и анализа схем, содержащих полевые транзисторы, их замещают эквивалентными схемами. Эквивалентная схема состоит из активных и пассивных линейных элементов и ведет себя также на переменном токе, как и реальный транзистор. Такая замена возможна при малых сигналах, когда зависимость между приращениями токов и напряжений линейна.

Ток стока полевого транзистора является функцией двух напряженийи, поэтому изменение тока можно определить из уравнения

(3.1)

В этом выражении частные производные, определяющие изменение тока при изменении одного из напряжений, можно рассматривать как дифференциальные параметры транзистора.

Крутизна [мА/В] характеризует управляющее воздействие напряжения, т.е. показывает, на сколько миллиампер изменится ток при изменении напряжения на один вольт. Крутизну можно определить графически, по характеристике управления ((рисунок 3.2,b), как отношение отрезков .

Выходная проводимость характеризует степень влияния напряжения стока на ток стока и определяется графически как тангенс угла наклона выходных характеристик (рисунок 3.2,a) через отношение отрезков . Часто вместо выходной проводимости используют обратную величин, которую называютдинамическим сопротивлением стока .

Коэффициент усиления , при,он показывает, во сколько раз изменение напряжения на затворе эффективнее влияет на ток стока, чем изменение напряжения на стоке. Знак минус показывает, чтобы сохранить ток неизменным, положительному приращению напряжения на затворе должно соответствовать отрицательное приращение напряжения на стоке.

Положив , запишем

, (3.2)

(3.3)

соотношение, связывающее дифференциальные параметры полевого транзистора.

Эквивалентная схема (рисунок 3.9) построена на основе дифференциальных параметров; при этом учитывается, что ток в цепи затвора бесконечно мал, а входное сопротивление полевого транзистора стремится к бесконечности.

Рисунок 3.9 — . Эквивалентная схема полевого транзистора

В эквивалентной схеме, кроме основных параметров учтены междуэлектродные емкости, влияние которых будет сказываться на высоких частотах.

3.4 Усилительные свойства полевых транзисторов

Наибольшее распространение нашла схема усилителя с общим истоком (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 — . Схема усилителя с общим истоком

Назначение элементов схемы такое же, как и для схемы с общим эмиттером. Режим работы транзистора по постоянному току определяется так же, как режим работы биполярного транзистора. Строится нагрузочная прямая, определяется рабочий участок, выбирается положение рабочей точки в центре рабочего участка. Делитель напряжения рассчитывается таким образом, чтобы создаваемый потенциал затвора соответствовал выбранному положению рабочей точки. Отличие заключается в том, что ток в цепи затвора отсутствует, а делитель, образованный резисторами и, рассчитывается в режиме холостого хода. При подаче на затвор переменного напряжения с амплитудойток стока изменяется с амплитудой, создавая на резисторепадение напряжения с амплитудой, которое находится в противофазе с током.

Для анализа схемы строится эквивалентная схема каскада, ее вариант для области низких частот показан на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 — Эквивалентная схема усилителя с общим истоком

Как следует из эквивалентной схемы выходное напряжение равно

, (3.4)

коэффициент усиления по напряжению

, (3.5)

, (3.6)

. (3.7)

Если учесть входную, выходную и проходную емкости транзистора, добавив их в схему, можно получить зависимость коэффициента усиления от частоты.

Для описания частотных свойств полевого транзистора в широком диапазоне частот применяется физическая эквивалентная схема (рис.4.12).

Читайте также:  Нокия люмия на андроиде

Усилительные свойства транзистора, имеющего крутизну S, отражаются идеальным генератором тока SUmзи. Ri = 1/Y22 — выходное сопротивление полевого транзистора. rс rк, rи – это обьемные сопротивления области стока, канала и истока. В эквивалентной схеме учтены также емкости. В транзисторе с управляющим р-n-переходом емкость Сси в основном определяется емкостью между электродами стока и истока, а в МДП- транзисторе емкость Сси определяется еще и емкостью р-n- перехода между подложкой и областями истока и стока. Поэтому в МДП- транзисторах

емкость Сси существенно выше, чем в транзисторах с р-n- переходом. Поскольку полевой транзистор работает с обратно смещенным р-n- переходом, то емкости Сзи и Сзс являются барьерными. Для МДП- транзистора — это емкости затвора относительно областей истока и стока. Ориентировочно, для маломощных транзисторов различного типа Сзи=2-15 пФ, Сзс=0,3-10 пФ; для МДП – транзисторов Сси=315 пФ; для транзисторов с управляющим р-n

– переходом емкость Сси, как правило, не превышает 1 пФ.

Рассмотренная схема справедлива до частоты, равной примерно 0,7fг. Частота fг на которой коэффициент усиления по мощности в режиме согласования по входу и выходу равен единице, называется предельной частотой генерации транзистора. Предельная частота генерации полевого транзистора определяется как: , здесь rИ — сопротивление неуправляемого участка канала вблизи области истока, зависящее от тока насыщения и, как правило, не превышающее нескольких десятков ом.

Используя схему рис.4.12, можно найти у — параметры полевого транзистора:

3нак минус в формуле для означает, что ток во входной цепи, вызванный напряжением Uси, вследствие обратной связи в транзисторе, имеет направление, противоположное тому, которое принято положительным для тока затвора.

Система обозначения транзисторов

Формирование условного обозначения биполярных транзисторов осуществляется на основе буквенно — цифрового кода, расшифровка буквенно — цифрового кода приведена в таблице 1.

Номер элемента Возможные варианты символов Что означает
Используемый материал в транзисторе
Г (1) Соединения германия
К (2) Соединения кремния
А (3) Соединения галлия
И (4) Соединения индия
Тип транзистора
Т Биполярный
П Полевой
Параметры транзистора
(Р max = 0,3 Вт) fгр = 3 МГц
(Р max = 0,3 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = 0,3 Вт) fгр = 30 МГц и более
(Р max = 0,3 — 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = 0,3 — 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = 0,3 — 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = более 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = более 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
(Р max = более 1,5 Вт) fгр = 3 — 30 МГц
Номер разработки
Классификация по параметрам

Таблица 1 — Обозначение биполярных транзисторв

К Т 3 1 5 А , Г Т 7 0 1 А , К П 3 0 3 Е

1 – характеризует материал. Г,1 –Ge; К,2 –Si;

2 – функциональное назначение.

3 – цифра связанная с мощьностью рассеивания и его частотными свойствами.

Тиристоры

Читайте также:  Фоткаца на вебку с эффектами

Тиристорыэто полупроводниковые приборы с тремя и более р-п-переходами. Они предназначены, для использования в качестве электронных ключей в схемах коммутации больших по величине токов при сравнительно невысоком быстродействие.

В зависимости от вида ВАХ и способа управления тиристоры делят на диодные и триодные. Диодные тиристоры имеют два выводы – анод и катод. В зависимости от способа управления включения или выключения тока, они бывают: запираемые в обратном направлении (рис.5.1.а), проводящие в обратном направлении (рис.5.1.б) и симметричные (рис.5.1. в).

а) б) в) а) б) в) г) д)

Симметричные диодные динисторы представляют собой встречно-последовательное соединение тиристоров запираемых в обратном направлении. Они способны пропускать ток как в прямом, а также в обратном направлении. Они имеют два вывода, которые называются: анод 1, и анод 2. Триодные тиристоры называют просто – тиристорами. Они имеют три вывода. Появляется третий управляющий электрод (УЭ) рис.5.2. Напряжение, подаваемое на него, позволяет управлять включением (выключением) тиристора. Триодные тиристоры подразделяют на: запираемые в обратном направлении с управлением по аноду (рис.5.1. а) и по катоду (рис.5.1. б), проводящие в обратном направлении с управлением по аноду (рис.5.1. в) и по катоду (рис.5.1. г), симметричные (двунаправленные) (рис.5.1. в).

Простейший диодный тиристор имеет четырехслойную р-п-р-п-структуру (рис.5.б),

изготовленную из кремния. Область р1, на которую подают положительное напряжение от источника напряжения Еа ,

называется – анодом, область п2 – катодом, а области п1 и р2 – базами. Между р и п областями возникают р-п-переходы П1, П2, П3. Переходы П1 и П3 называются эмиттерными, переход П2 – коллекторным т.к. он смещен в обратном направлении. Аналогом тиристора может служить схема (рис.5.а) из двух биполярных транзисторов VT1 – р-п-р-типа и VT2 — п-р-п-типа.

Вольт-амперная характеристика динистора приведен на рис.5.3в. На ней можно выделить четыре участка. Участок – 1. На аноде положительное напряжение. Переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении, а переход П2 – в обратном. Iкп=a1Iэ1+ a2Iэ2 +Iко,

где a1 и a2 – коэффициенты инжекции тока эмиттерных переходов П1 и П3. Очевидно, что Iкп=Iэ1=Iэ2= Iа т.к. это элементы одной злектрической ветви, а потому Iа=I/ко (1-(a1+ a2)) Участок 2. При определенном значении напряжения Uак, называемом напряжением включения Uвкл, a1 + a2 =1. Ток в соответствии с (6.4) должен стремиться к бесконечности. Участок 3, соответствует ВАХ диода в отрытом состоянии. Это проводящее состояние динистора. Iа@Еа /R. Участок 4. Переходы П1 и П3 смещены в обратном направлении. Ток динистора мал. Это запертое т.е. непроводящее ток, состояние динистора.Параметры тиристоров. Тиристоры принято характеризовать напряжением и токомвключения; максимально допустимым обратным напряжением, максимально допустимым током в открытом состоянии, падением напряжения на приборе при максимально допустимом прямом токе; током выключения или его называют током удержания (током, ниже которого прибор переходит в закрытое состояние), минимальной длительностью включающего импульса: Все эти параметры и ряд дополнительных данных об условиях эксплуатация тиристоров приводится в соответствующих справочниках.

Читайте также:  Комп не распознает айфон

Для удобства расчетов и анализа схем, содержащих полевые транзисторы, их замещают эквивалентными схемами. Эквивалентная схема состоит из активных и пассивных линейных элементов и ведет себя также на переменном токе, как и реальный транзистор. Такая замена возможна при малых сигналах, когда зависимость между приращениями токов и напряжений линейна.

Ток стока полевого транзистора является функцией двух напряженийи, поэтому изменение тока можно определить из уравнения

(3.1)

В этом выражении частные производные, определяющие изменение тока при изменении одного из напряжений, можно рассматривать как дифференциальные параметры транзистора.

Крутизна [мА/В] характеризует управляющее воздействие напряжения, т.е. показывает, на сколько миллиампер изменится ток при изменении напряжения на один вольт. Крутизну можно определить графически, по характеристике управления ((рисунок 3.2,b), как отношение отрезков .

Выходная проводимость характеризует степень влияния напряжения стока на ток стока и определяется графически как тангенс угла наклона выходных характеристик (рисунок 3.2,a) через отношение отрезков . Часто вместо выходной проводимости используют обратную величин, которую называютдинамическим сопротивлением стока .

Коэффициент усиления , при,он показывает, во сколько раз изменение напряжения на затворе эффективнее влияет на ток стока, чем изменение напряжения на стоке. Знак минус показывает, чтобы сохранить ток неизменным, положительному приращению напряжения на затворе должно соответствовать отрицательное приращение напряжения на стоке.

Положив , запишем

, (3.2)

(3.3)

соотношение, связывающее дифференциальные параметры полевого транзистора.

Эквивалентная схема (рисунок 3.9) построена на основе дифференциальных параметров; при этом учитывается, что ток в цепи затвора бесконечно мал, а входное сопротивление полевого транзистора стремится к бесконечности.

Рисунок 3.9 — . Эквивалентная схема полевого транзистора

В эквивалентной схеме, кроме основных параметров учтены междуэлектродные емкости, влияние которых будет сказываться на высоких частотах.

3.4 Усилительные свойства полевых транзисторов

Наибольшее распространение нашла схема усилителя с общим истоком (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 — . Схема усилителя с общим истоком

Назначение элементов схемы такое же, как и для схемы с общим эмиттером. Режим работы транзистора по постоянному току определяется так же, как режим работы биполярного транзистора. Строится нагрузочная прямая, определяется рабочий участок, выбирается положение рабочей точки в центре рабочего участка. Делитель напряжения рассчитывается таким образом, чтобы создаваемый потенциал затвора соответствовал выбранному положению рабочей точки. Отличие заключается в том, что ток в цепи затвора отсутствует, а делитель, образованный резисторами и, рассчитывается в режиме холостого хода. При подаче на затвор переменного напряжения с амплитудойток стока изменяется с амплитудой, создавая на резисторепадение напряжения с амплитудой, которое находится в противофазе с током.

Для анализа схемы строится эквивалентная схема каскада, ее вариант для области низких частот показан на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 — Эквивалентная схема усилителя с общим истоком

Как следует из эквивалентной схемы выходное напряжение равно

, (3.4)

коэффициент усиления по напряжению

, (3.5)

, (3.6)

. (3.7)

Если учесть входную, выходную и проходную емкости транзистора, добавив их в схему, можно получить зависимость коэффициента усиления от частоты.

Ссылка на основную публикацию
Что такое медиана числового ряда
Среднее арифметическое ряда чисел – это сумма данных чисел, поделенная на количество слагаемых. Среднее арифметическое называют средним значением числового ряда....
Что делать если игры не скачиваются
Play Market — официальный магазин приложений для Андроида и главный источник загрузки новых игр и программ на смартфоны и планшеты...
Что делать если заглючил планшет
Если завис планшет леново, самсунг, асус, престижио, дигма и так далее, да еще и в самое неподходящее время радости конечно...
Что такое номер ssid
Компьютеры и телефоны уже давно прочно вошли в нашу жизнь. Помимо смартфонов и ноутбуков, существуют еще десятки устройств, которые имеют...
Adblock detector