Электроника. Биполярный транзистор. Несимметричная p-n-p структура

Cтруктура реального сплавного p-n-p транзистора
Электроника

Электроника

Электроника

Идеализированная симметричная структура
Электроника

Транзистор как два встречно включенных диода
Электроника

Основные режимы работы транзистора
1.Режим насыщения. Оба перехода открыты
2.Режим отсечки. Оба перехода закрыты.
3.Активный режим. Эмиттерный переход открыт, коллекторный закрыт.
4.Инверсный режим. Эмиттерный закрыт, коллекторный открыт.
Электроника

Электроника
Активный режим. ОБ и ОЭ.
UBE>0 и UСE>0, но должно быть UВС<0, поэтому UСE>UBE.
тогда UСB>4.3 В
B
UBE>0 (UEB<0) и UBC<0 (UCB>0),
UBE>0 и UBC<0. Типовые значения для кремниевых транзисторов UBE=0.6÷0.7 В, UBC<-5 В

Активный режим. ОК
UBC<-5 В и UEC<0. Должно быть UBE=0.6÷0.7 В.
Поэтому UEС<-5.6 В
UBE>0 и UBC<0. Типовые значения для кремниевых транзисторов UBE=0.6÷0.7 В, UBC<-5 В
Коэффициент передачи эмиттерного тока и коэффициент усиления тока базы

Электроника
Режим насыщения. ОБ и ОЭ.
UBE>0 и UСE≈0
B
UBE>0 (UEB<0) и UBC>0 (UCB<0),
UBE>0 и UBC>0. Типовые значения для кремниевых транзисторов UBE=0.6÷0.7 В, UBC =0.6÷0.7 В, ⇒ UСE≈0

Режим насыщения. ОК
UBC>0 В и UEC ≈0.
UBE<0 и UBC<0. Типовые значения для кремниевых транзисторов UBE=0.6÷0.7 В, UBC =0.6÷0.7 В, ⇒ UСE≈0

Электроника
Режим отсечки. ОБ и ОЭ.
UBE<0 и UСE>0, ⇒ UВС<0
B
UBE<0 (UEB>0) и UBC<0 (UCB>0),
UBE<0 и UBC<0.

Транзистор как четырехполюсник
Uвх
Iвх
B
C
E
Uвых
Iвых
Uвх=UBE, Uвых=UСE, Iвх=IB, Iвых=IС
ОЭ

Uвх
Iвх
Uвых
Iвых
ОК
Uвх=UBС, Uвых=UEС, Iвх=IB, Iвых=IE

Uвх
Iвх
Uвых
Iвых
ОБ
Uвх=UEB, Uвых=UСB, Iвх=IE, Iвых=IC

Модель Эберса-Молла
B

Коэффициент усиления тока базы
Коэффициент передачи тока эмиттера
В активном режиме

ОБ

ОБ. Переход от аргументов UBE и UBC к аргументам IB и UBC

IB=50мкА
IB=100мкА
IB=150мкА
IB=200мкА
IB=250мкА

ОЭ

ОE. Переход от аргументов UBE и UCE к аргументам IB и UCE

IB=50мкА
IB=100мкА
IB=150мкА
IB=200мкА
IB=250мкА

ОC

ОK. Переход от аргументов UBC и UEC к аргументам IB и UEC

Статический режим. Рабочая точка транзистора.
Однако независимыми являются только четыре.
Какие зависимы, а какие независимы зависит от схемы включения. Обычно рабочую точку задают двумя входными величинами и двумя выходными. Так в схеме с ОЭ рабочая точка задается.

Пример определение РТ в схеме с ОЭ

Графическое определение РТ в схеме с ОЭ

Графическое определение РТ в схеме с ОЭ по модели Эберса-Молла

IC(мA) 50 мкА
5
4 40 мкА
3 30 мкА
2 20 мкА
1 Iб=10мкА
0 -5 -10 -15 - 20 UCE (В)
Область выходных характеристик транзистора с ОЭ, в пределах которой можно выбирать рабочую точку.
Рабочая область транзисторов
IСmax
UСEmax

Транспортная модель
Токи в модели
По первому закону Кирхгофа
Эти уравнения сводятся к уравнениям Эберса-Молла, если учесть соотношения

Транспортная модель для нормального режима

Резистивный каскад с обратной связью по току. Анализ
Питание цепи базы и цепи CE

Расчет параметров рабочей точки в активном режиме по цепи питания CE
Неоднозначность в выборе RE устраняется при помощи соотношения и уточняется для конкретного транзистора

IB= 10 мкА
20 мкА
30 мкА
40 мкА
50 мкА
UСE (В)
0
5
10
15
20
40
30
20
10
50
IС(мA)
E = 20В
RС=4кОм
RE=1кОм

Эквивалентная схема питания базовой цепи
RC
RE
RB
E
EB

EB
Иногда можно синтезировать базовую цепь по нагрузочной прямой

Точное положение рабочей точки в активном режиме

Синтез резистивного каскада с ОE по току.
UСE0
IСE0
IB0
IB0
UBE0
IB
UBE
1. Задаем положение РТ
2. Чертим нагрузочную прямую на ВАХ IС(UCE) и определяем E и сумму сопротивлений.
E
I′С
3. Задаем соотношение
, например,
и находим раздельно

4. Задаем ток I1>>IB0, например, I1=50IB0. Тогда I2= I1+IB0=50IB0+IB0=51IB0≈I1. Рассчитываем R2
5. Рассчитываем R1
6. Все рассчитанные сопротивления округляются до ближайшего номинала и проверяется уход рабочей точки от изначально выбранного положения. Он должен быть незначительным. В противном случае производится перерасчет.

Резистивный каскад с обратной связью по напряжению. Анализ.
Модель
Редукция к решаемым уравнениям
Основное уравнение для численного решения