Транзистора составляет

Колебательный контур шунтируется как цепью эмиттера, так и цепью коллектора, причем сопротивление цепи эмиттера значительно меньше по величине (порядка 500 -4- 1000 ом), и поэтому оказывает значительно большее влияние, снижая добротность контура. Частота колебаний в рассматриваемых схемах несколько меньше собственной частоты контура вследствие шунтирующего влияния транзистора.

Однако для этой схемы требуются раздельные источники питания для цепей эмиттера и коллектора. Колебательный контур шунтируется в рассматриваемой схеме только цепью коллектора транзистора, сопротивление которой достаточно велико, поэтому добротность контура снижается сравнительно мало.

8.77. По значениям /г-параметров, приведенных в справочнике, начертите Т-образную схему замещения транзистора МП 101 и определите собственные параметры транзистора (сопротивление эмиттера гэ, сопротивление базы /"б, сопротивление коллектора гк и коэффициенты передачи тока а и р).

8.78. Транзистор характеризуется следующими значениями собственных параметров: сопротивление эмиттера Г8= =30 Ом, сопротивление базы Гб=500 Ом, сопротивление коллектора г„=0,25 МОм, а=0,95. Найти значения z-napa-метров транзистора в схеме с общей базой.

8.81. У транзистора П416 в схеме с общей базой коэффициент передачи тока h2i6=—0,99, выходная проводимость /122б=0,8 мкСм. Определить собственные параметры транзистора: сопротивление коллектора гк и коэффициент передачи тока эмиттера а.

При (/вх = U°<С t/пор.а транзистор VTa закрыт, его ток стока равен нулю, а напряжение на выходе инвертора соответствует напряжению высокого уровня U1. Этот уровень определяется точкой / пересечения характеристик /сп и /зн, т. е. U1 ж Un, где Ил — прямое напряжение на переходе металл—полупроводник. Поскольку входное напряжение нагрузочного инвертора (кривая /зн) слабо зависит ог тока, уровень U1 мало изменяется при изменении тока /сп пассивного транзистора. В рассматриваемом случае (см. 8.22) U1 — 0,56 В. Увеличение напряжения питания приводит к сдвигу характеристики пассивного транзистора вдоль оси напряжений (штриховая линия /сп на 8.23), однако уровень U1 повышается незначительно. Напряжение U1 снижается при увеличении числа нагрузок п, так как их суммарное входное сопротивление тем меньше, чем больше п. При повышении температуры входная характеристика /зн смещается влево вдоль оси напряжений (температурный коэффициент напряжения около — 1 мВ/°С), поэтому уровень U1 понижается.

где /?ja(0) — внутреннее сопротивление активного транзистора при

длина затвора активного транзистора; сопротивление R „ учитывает

ствии положительной полуволны входного сигнала и насыщается при действии отрицательной полуволны. Однако условия запирания и насыщения транзистора в схеме будут обеспечены только при определенных соотношениях между параметрами входящих в схему элементов. Выявление этих условий обеспечения статических состояний ключа и является первой из задач анализа ключевого каскада. Схема каскада при действии положительной полуволны входного сигнала показана на рис, 3.83. Если транзистор заперт, то его ток (как входной, так и выходной) мал и равен /К0. Этот ток в схеме протекает от положительной клеммы генератора 6/вх через сопротивление /?б, коллекторный переход запертого транзистора, сопротивление RK к отрицательной клемме источника питания Е. Далее он замыкается через источники Е ц ?/Вх- Условие запирания транзистора в схеме с общим эмиттером имеет вид U6a > 0. Для получения минимально возможного выходного тока / К0 требуется создать положительное напряжение на базе транзистора. Уравнение для базовой цепи, соответствующее второму закону Кирхгофа, имеет вид

Емкость ускоряющих конденсаторов обычно невелика и выбирается из следующих соображений. Во время переключения конденсаторы Ci и С2 должны беспрепятственно передавать скачки напряжения с коллектора одного транзистора на базу другого. Фронт перепадов напряжения имеет конечную скорость нарастания, определяемую постоянной времени транзистора 6а или его граничной частотей /я, которые связаны соотношением 6а = 1/2л/„. В случае активного режима работы транзистора выходное сопротивление каскада равно RK, а входное сопротивление мало. Скачки напряжений и токов передаются по цепи, имеющей постоянную времени, близкую к CRK. Сделав эту постоянную времени большей ва, а именно CRK = (2 -f- 3)0,1, можно создать удовлетворительные условия для передачи скачков напряжения даже при конечной скорости их нарастания. Дальнейшее увеличение постоянной времени С7?„ за счет увеличения С фактически не влияет на передачу скачков напряжения, но вызывает ряд нежелательных последствий. После переключения транзисторов один из конденсаторов должен зарядиться через RK от источника питания — Е, что увеличивает длительность фронта импульса на коллекторе закрытого транзистора, второй — разрядиться. Эти процессы ухудшают быстродействие триггера, т. е. в конечном итоге вызывают эффект, обратный тому, который ожидался при введении С\ и С2. Поэтому в большинстве случаев, исключая такие, как, например, случаи счетного запуска по базам транзисторов, емкости конденсаторов С<

Цепи запуска симметричного триггера. Переключение триггера можно вызвать путем подачи запускающего сигнала практически на любой электрод транзистора, не соединенный с корпусом — коллектор нормально запертого транзистора, коллектор нормально насыщенного транзистора, базу нормально запертого транзистора, базу нормально насыщенного транзистора. При этом полярность поданного сигнала должна соответствовать полярности ожидаемого скачка напряжения на данном электроде транзистора. Например, напряжение на базе нормально запертого транзистора положительной равно +?/б. После переключения на этом электроде должен установиться малый уровень отрицательного напряжения — (/Сн, соответствующий напряжению на базе транзистора после его насыщения. Ожидаемая полярность скачка напряжения на базе — отрицательная (от + U6 до — ?/бн). Для переключения триггера путем подачи импульса на базу нормально запертого транзистора полярность импульса должна быть отрицательной. Из всех указанных точек возможного приложения запускающих импульсов самой нежелательной является коллектор нормально насыщенного транзистора. Сопротивление участка коллектор — эмиттер нормаль-

Задача 1.25. Прямой ток эмиттера ири-транзистора составляет 7э = 2мА, коллекторная цепь разорвана. Определить напряжение на эмиттерном и коллекторном переходах и напряжение эмиттер — коллектор, полагая /ко = 2 мкА, 7эо = 1,6мкА; а = 0,98.

1076. Площадь, освещаемая в области базы транзистора, составляет 2,2 мм2. Какова фоточувствительность транзистора к изменению светового потока, если при изменении освещенности на 500 лк ток изменился на 0,1 мА?

Исторически сложилось так, что первым транзистором был точечный. В настоящее время точечные транзисторы ввиду своего несовершенства не применяются, и наиболее распространенным типом является плоскостной транзистор, разработанный в 1949—1950 гг. американским физиком В. Шокли. Основу транзистора составляет монокристалл кремния (или германия), в котором созданы два р—га-перехода. Электронно-дырочные переходы делят кристалл на три области, причем электропроводность крайних областей — одного типа, а средней области — противоположного. В зависимости от типа электропроводности крайних слоев различают транзисторы р-п-р и п-р-п. Наиболее распространенными являются транзисторы типа р-п-р, так как их легче изготовить. Физические процессы, протекающие в транзисторах обоих типов, совершенно одинаковы, поэтому в дальнейшем рассматриваться будут в основном транзисторы типа р-п-р, Ус-

Крутизна характеристики полевого транзистора составляет обычно несколько миллиампер на вольт.

На затвор поступает напряжение от источника управления. Для отпирания транзистора напряжение на затворе отрицательнее напряжения на других электродах на величину, большую порогового напряжения f/зипор. Сопротивление канала у открытого полевого транзистора составляет несколько сотен Ом и падение напряжения на нем достигает 2 — 3 В. Для ключевых схем выбирают полевые транзисторы с малым сопротивлением открытого канала (7 — 30 Ом). При включении нагрузочного сопротивления Rc падение напряжения на полевом транзисторе тем меньше, чем больше Re. Обычно величина Rc составляет десятки килоом, что увеличивает выходное сопротивление разомкнутого ключа, а следовательно, уменьшает выходное напряжение закрытого транзистора при низкоомной нагрузке RH:

Отношение т0тс/таЛ( Для рабочего транзистора составляет 0,5.

При коэффициенте передачи тока транзистора fou— = 100 и суммарном сопротивлении нагрузки около 1 кОм сопротивление со стороны входных выводов транзистора составляет более 100 кОм. Следовательно, эмиттерный повторитель способен обеспечивать сравнительно большое входное сопротивление.

Крутизна характеристики полевого транзистора составляет обычно несколько миллиампер на вольт.

На 4.36 показан поперечный разрез структуры сверхвысокочастотного транзистора, сформированного в эпитаксиальном слое 2 n-типа, нанесенном на подложку / п+'Типа. Базовый слой 3 р-типа и эмиттерный слой 9 п+-типа создаются последовательно диффузией или ионным внедрением соответствующих примесей. Для уменьшения сопротивления г'ъ пассивную базу (под базовым контактом 5) дополнительно легируют акцепторами, в результате образуются контактные области 4 р+-типа. Выводы от эмиттеров формируют нанесением сильнолегированного хорошо проводящего слоя 8 поликристаллического кремния. Затем наносят тонкопленочные проводники 7 и 5 для выводов эмиттера и базы. Эти проводники лежат в разных плоскостях, что позволяет получить очень малое расстояние между краями эмиттера 9 и базового вывода 5, Слой оксид кремния 6 изолирует базовый контакт 5 от слоя 8 поликристаллического кремния. Структура обычно содержит несколько базовых 4 и эмиттерных 9 областей и соответствующих им слоев 7, 8; на рисунке показаны три таких области. При ширине эмиттера и базового контакта, равной 1,5 мкм, и расстоянии от края эмиттерной области до базового контакта, равном 0,4 мкм, граничная частота транзистора составляет около 8 ГГц.

Пример 8.1. Требуется определить изменение коллекторных токов германиевых транзисторов TJ и Т2 в усилителе по схеме 8.14, исходя из следующих условий: диапазон значений температуры окружающей среды от 0 до 40°, параметры транзисторов: Лн,1=Ац,2=1 кОм, A2i,i=A2i,j=40, /сво = Ю мкА, /?(Л;а = 0,2°С/мВт. режим работы С/с« = 1,5 В, (Усз = 5 В, /с=2 мА. Так как мощность рассеяния на коллекторе, наибольшая у второго транзистора, составляет небольшую величину Яс = 5-2=10 мВт, при которой температура перехода незначительно превышает температуру окружающей среды (tj = ta+JZihjaPc, причем /?(ftje/'c = 0,2-'10 = 2°), то примем, что tjty.ta.

Даже в том случае, когда условия согласования для оптимизации шумовых свойств схемы не выполняются, метод параллельного соединения транзисторов все же значительно улучшает шумовые параметры. Например, при сопротивлении источника, равном 30 Ом, ге = гь=Ш Ом и ра=100, коэффициент шума, рассчитанный из выражения (4.95) для одного транзистора, составляет 7,8 дБ. При использовании же четырех параллельно соединенных транзисторов коэффициент шума уменьшается до 3,5 дБ, что приводит к резкому улучшению качества работы устройства.