Выходное динамическое сопротивление

r_КЭ = 1/g_КЭ = U_А/I_К,

величина r_КЭ » 200 кОм;

Выходная и передаточная проводимости транзистора пропорциональны току коллектора, поэтому их отношение есть некоторая константа:

g_m/g_{КЭ =} r_КЭ /r_Э =(I_K/j_T)/(I_K/U_A)=U_A/j_T ½_{при UA=200 В} =8000 ¹ f(I_K).

Таким образом, ток коллектора зависит сильно от входного напряжения, а от выходного почти не зависит, поэтому можно получать очень большие коэффициенты усиления даже на одном транзисторном каскаде, особенно при использовании активных нагрузок, обеспечивающих высокое выходное сопродивление усилителя.

Расчет проводимостей транзистора можно вести при помощи следующей схемы:

д инамическая проводимость коллектора g_К

U_K I_K

I_Б =g_mU_БЭ/b_N g_mU_БЭ Найдем g_K=I_K/U_K:

g_КЭ

U_БЭ

Z_Б Z_Э I_Э= -(I_Б + I_К)

В идеальном транзисторе g_КЭ = 0, I_К = g_mU_КЭ.

В реальном транзисторе по правилам Кирхгофа:

I_K = g_mU_БЭ + g_КЭU_K½_UK»UКЭ; (х)

U_БЭ = U_Б - U_Э, так как U_Б = - I_Б Z_Б, U_Э = -I_ЭZ_Э = (I_Б +I_К)Z_Э, то

U_БЭ = -I_БZ_Б - (I_Б + I_К)Z_Э = -I_КZ_Э - I_Б(Z_Б+Z_Э) = -I_KZ_Э - (g_mU_БЭ/b_N)(Z_Б+Z_Э).

Решаем последнее уравнение относительно U_БЭ:

U_БЭ = -I_КZ_Э/[1+ (g_m/b_N)(Z_Б+Z_Э)],

подставим это выражение в (х):

, приведем подобные:

.

Теперь можно найти величину динамической проводимости коллектора как функцию выходной динамической проводимости коллектора:

Подставим определения проводимостей через температурный потенциал и напряжение Эрли:

.

При Z_Э= 0 получим результат g_K = I_K/U_A = g_КЭ и не зависит от Z_Б. r_K» 0.2 Мом.

При Z_Э ¹ 0 и (I_K/j_T)Z_Э>>b_N проводимость коллектора будет ограничена величиной

g_K £ I_K/(b_NU_A)» 50 нСм,

r_K ³ b_NU_A/I_K» 20 МОм.

ЛЕКЦИЯ 5.

Используя понятия проводимостей или сопротивлений транзистора, можно построить эквивалентную схему ИБТ. Любая проводимость для любой схемы включения может быть представлена как

, где k,l - Э, Б, К, П.

Для схемы включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ), где эмиттер - общий электрод для входного и выходного сигнала, получим эквивалентную схему:

Б Б^’ С_К K^’ r_K K К U_КЭ

r_Б r_БЭ С_БЭ r_КЭ g_mU_БЭ С_КП U_КЭ Б

U_БЭ R_нагр

U_БЭ Э П

Э

Генератор тока коллектора I_K = g_mU_БЭ в терминах крутизны записывается как SU_БЭ,

где S = g_m = - dI_K/dU_БЭ @ I_Э/j_T.

Сопротивления r_Б и r_K – это омические сопротивления тела базы и коллектора соответственно. Б^’ , K^‘ внутренние потенциалы электродов в идеальном транзисторе.

Сопротивление входное динамическое r_вхБЭ = nj_T /½ I_Б½= b_Nj_T ¤ I_Э = b_N ¤ S = b_N /g_m.

g_m = b_N/r_вхБЭ.

Сопротивление входной цепи r_вх = R_Г + r_Б.+ bg_m^-1.

Сопротивление выходное динамическое r_КЭ =1/g₀ = 1/g_КЭ = U_A /I_K = f(W_Б^*).

В выходной цепи на нагрузочном сопротивлении формируется падение напряжения U_вых = I_K [(R_н+r_K)ôôg₀^-1]» -g_mU_БЭR_н при малых величинах сопротивления тела коллектора и R_н << g₀^-1.

Емкости С_К и С_КП - это распределенные барьерные емкости p-n- переходов Б-К и К-П.

Емкость С_БЭ - это суммарная диффузионная и барьерная емкости перехода Э-Б.

С_Э =С_БЭ t₀

С_эбар +С_эдиф ý Sr_Б(С_К+С_Э) + Sr_КS(С_К+С_П)

I_Э I_Э

Все параметры эквивалентной схемы должны отражать распределенный характер интегральной структуры, чаще всего используют полуэмпирические коэффициенты, позволяющие уточнить значения сопротивлений и емкостей, а, значит, и токов и потенциалов в транзисторной структуре. Такие полуэмпирические коэффициенты могут зависеть от рабочей точки транзистора.