Малосигнальные модели БПТ

 

В простейшем виде биполярный транзистор может быть представлен следующим образом:

 

 

 

Кроме h параметров используют так же Z и Yпараметры.

Через Z параметры:

 

Через Y параметры:

 

Приведённые малосигнальные схемы не имеют особых преимуществ по сравнению с h-параметрами, однако они позволяют строить эквивалентные схемы для анализа сложных устройств, содержащих несколько БПТ-транзисторов и другие элементы электронной схемы.

Более часто используются следующие малосигнальные модели БПТ – транзистора (Т-образные).

где …диф – дифференциально найденные величины (в рабочей точке).

- в данной модели не учитывается.

- эта модель используется на средних и высоких частотах.

Учитывая малые значения сопротивлений и ( переход смещён в прямом направлении) можно исключить из этой модели ёмкости и , поскольку эти сопротивления шунтируют их и, тогда модель будет иметь более простой вид, а именно:

Эти малосигнальные модели можно использовать на низких частотах.

В зависимости от того, какой используется метод (контурных токов или узловых потенциалов) применяется та или иная схема.

 

Лекция №12

Частотные характеристики БПТ

 

На поведение биполярного транзистора в диапазоне частот влияние оказывают реактивные элементы эквивалентной схемы - ёмкости р-n переходов, а высоких и сверхвысоких частотах ещё и индуктивности ввода вывода.

Динамическая модель Эберса – Молла имеет вид:

1) Задержка сигнала происходит из-за влияния ёмкости эмиттерного перехода, а именно, при поступлении сигнала часть тока будет протекать через ёмкость, что уже приводит к задержке сигнала или смещению фазы сигнала.

2) На входной сигнал влияет время пролёта носителей через базу.

3) Ёщё одним фактором, влияющим на поведение БПТ и его частотные характеристики, является время пролёта носителей заряда через обеднённый слой коллекторного перехода.

4) Влияние барьерной ёмкости коллекторного перехода, т.е. часть тока проходит через эту ёмкость и минуя коллекторный переход уходит на землю.

 

Рассмотрим влияние ёмкостей эмиттерного и коллекторного переходов на частотные характеристики транзистора при переменном сигнале.

 

 

Эмиттерная часть эквивалентной схемы БПТ

Коэффициент инжекции (эффективности): ; .

С увеличением частоты коэффициент инжекции эмиттера уменьшается.

Коэффициент переноса (æ):

Зависимость коэффициента переноса через базу описывается следующим выражением:

;

,

где - толщина базы,

- коэффициент диффузии.

Коэффициент переноса через область объёмного заряда коллекторного перехода:

,

где - время пролёта через обеднённую область коллекторного перехода.

Коэффициент эффективности коллекторного перехода:

.

 

 

График зависмости γ от ω:

Для получения коэффициента усиления БПТ в диапазоне частот эти коэффициенты необходимо перемножить, т.е.

.

Использование получаемого выражения для нахождения коэффициента усиления не имеет возможности из-за громоздкости и учитывая что постоянные времени для коэффициентов, входящих в выражение, имеют малые величины, то выражение для можно представить в упрощённом виде:

;

;

;

- граничная частота, при которой модуль коэффициента усиления транзистора уменьшается в раз.

;

.

Коэффициенты усиления зависят от частоты, причём как видно из рисунка граничная частота в схеме с общей базой значительно больше, чем в схеме с общим эмиттером. Отсюда следует, что схема с общей базой является более широкополосной, но это не значит, что эта схема имеет лучшие усилительные свойства.