Понравилась презентация – покажи это...
Слайд 0
Амплитудные фазочастотные зависимости биполярных транзисторов
Слайд 1
Процесс распространения инжектированных в базу неосновных носителей заряда от эмиттерного до коллекторного перехода идет диффузионным путем. Этот процесс достаточно медленный, и инжектированные из эмиттера носители достигнут коллектора не ранее, чем за время диффузии носителей через базу, определяемое как
?D=W*LP/D.
Такое запаздывание приведет к сдвигу фаз между током в эмиттерной и коллекторной цепях.
Слайд 2
Биполярный транзистор в схеме с общей базой
Пусть в эмиттерной цепи от генератора тока в момент времени t = 0 подали импульс тока длительностью Т, большей, чем время диффузии ?D. Ток в коллекторной цепи появится только через время ?D , причем вследствие распределения по скоростям в процессе диффузионного переноса фронт импульса будет размываться в пределах некоторого временного интервала t1. Через время ?D + t1 в коллекторной цепи установиться ток, равный ?0Iэ. Через время t = Т, когда импульс тока в эмиттерной цепи закончится, в коллекторной цепи будет продолжать течь ток ?0Iэ до времени Т+?D.
Слайд 3
Затем, также вследствие размытия фронта импульса, коллекторный ток будет спадать до нуля в течение времени t1.
Слайд 4
Будем уменьшать период эмиттерного тока. При некоторой длительности эмиттерного импульса «плоского» участка на коллекторном токе IK=?IЭ уже не будет.
Таким образом, при больших длительностях импульсов эмиттерного тока частота сигналов в коллекторной цепи останется неизменной, амплитуда коллекторного тока составит IK=?IЭ и будет наблюдаться сдвиг фаз ? между эмиттерным и коллекторным токами. В общем случае ? определяется как
?=arctg(?D?/2?).
Слайд 5
Слайд 6
При дальнейшем уменьшении периода эмиттерного импульса Т начнет уменьшаться амплитудное значение коллекторного тока, поскольку за это время инжектированные носители не успевают дойти до коллекторного перехода. Это соответствует возникновению частотной зависимости амплитудного значения коэффициента передачи ?(?) – или амплитудной фазо-частотной зависимости.
Величина ?(?) – комплексная и опреде-ляется модулем и фазой ??. Зависимость ?(?) возникает вследствие инерционности перено-са носителей от эмиттера к коллектору.
Слайд 7
Чтобы охарактеризовать и ?? вводится понятие предельной (граничной) частоты усиления по току ??. Предельная частота – это частота, при которой модуль коэффициента передачи уменьшается в раз по сравнению со статическим значением ?0.
то основное значение в зависимости ?(?) играет зависимость коэффициента переноса от частоты ?(?).
Поскольку коэффициент передачи ? определяется произведением коэффициентов инжекции ? и переноса ?
?=?*?,
Слайд 8
Для определения частотной зависимости коэффициента переноса ?(?) нужно решить уравнение непрерывности. В комплексной форме выражение для этой зависимости, может быть записано так
Используя это соотношение, можно получить выражение граничной частоты через конструктивно-технические параметры БТ:
Слайд 9
С учетом этого выражения для граничной частоты ?? соотношение для комплексного значения коэффициента переноса преобразуется к следующему виду:
Слайд 10
Графическая зависимость модуля коэффициента переноса и угла фазового сдвига приведена на следующем рисунке
Слайд 11
Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером
Коэффициент передачи эмиттерного тока ? и коэффициент передачи базового тока ? связаны соотношением:
Для нахождения связей частотных параметров БТ в схеме с общей базой и в схеме с общим эмиттером рассмотрим векторные диаграммы для токов.
Слайд 12
При малой частоте ? << ?? фазы эмиттерного Iэ, коллекторного Iк и базового Iб токов, как видно из рисунка (а), совпадают и величина базового тока Iб равна разности Iэ - Iк.
(а)
(б)
Слайд 13
При значении частоты эмиттерного тока, равной граничной частоте ? = ??, в схеме с общей базой коллекторный ток в 21/2 раз меньше эмиттерного тока. На векторной диаграмме (б) видно, что при фазовом сдвиге = 600 величина базового тока Iб также равна разности Iэ - Iк, но в этом случае речь идет о векторной разности. Модуль же значения базового тока Iб при ? = ?? значительно больше, чем при ? = 0. При этом видно, что величина коэффициента передачи базового тока ? = Iк/Iб при ? = 0 значительно больше, чем при ? = ??. Если модуль коэффициента передачи эмиттерного тока ?(?) уменьшился при этом в 21/2 раз, то модуль коэффициента усиления базового тока ?(?) уменьшился существенно больше.
Слайд 14
Определим предельную частоту ? усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером как частоту ??, при которой модуль коэффициента усиления ?(??) уменьшается в раз по сравнению со статическим значением ?0
Найдем соотношение между предельной частотой для схемы с общим эмиттером ?? = ?(?)/?0 = 1/(21/2) и предельной частотой для схемы с общей базой ?? = ?(?)/?0 = 1/(21/2). Проанализировав векторную диаграмму токов при условии, что ? = ??, получим:
Слайд 15
Частоты ?? и ?? могут быть выражены через физические параметры транзистора:
Величина ?? ? ??/?, а значение ? равно ? = (1/2)(L/W)2, тогда
Для описания частотной зависимости ?(?) подставим в выражение для ? частотно-зависимый коэффициент переноса ?(?). Получим:
Слайд 16
Слайд 17
Частотная зависимость модуля коэффициен-тов передачи по току в схеме ОБ - ? и ОЭ – ?:
