Министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан ташкентский государственный технический

I_Э = I₀exp[(b_Э+ χU_КБ) U_БЭ + μU_КБ+ lnI_Э0]. (1.4)

В табл. 1.4÷1.6 и на рис.1.2. дано сопоставление экспериментальных значений I_Э со значениями, вычисленными по формуле (1.4). Нетрудно убедиться в том, что расчетные и экспериментальные значения тока эмиттера для комбинации значений U_БЭ и U_КБ совпадают в пределах погрешности измерений порядка 1% [11÷33].

Рис.1.2. Семейство входных характеристик дрейфового транзистора.

Таблица 1.4
Результаты измерения эмиттерного тока дрейфового транзистора

UЭБ (В) UКБ (В)	0,639	0,649	0,660	0,670	0,680	0,689
0	1,02	1,37	1,90	2,63	3,64	5,13
1	1,11	1,51	2,04	2,78	3,72	5,53
2	1,19	1,63	2,21	3,02	4,13	5,90
3	1,25	1,73	2,38	3,28	4,61	6,46
4	1,35	1,87	2,61	3,66	5,23	7,15
5	1,45	2,00	2,82	4,11	5,80	8,10

Параметры нелинейной модели транзистора КТ315

b_Э=31,34507 (1/В); χ_Э=0,55754 (1/В²);
μ_u=-0,2876 (1/В); LnI₀=-20,0423

Таблица 1.5

Результаты аппроксимации эмиттерного тока дрейфового транзистора

UЭБ (В) UКБ (В)	0,639	0,649	0,660	0,670	0,680	0,689
0	1,01	1,37	1,90	2,60	3,56	5,38
1	1,09	1,50	2,06	2,84	3,91	5,38
2	1,17	1,61	2,23	3,09	4,28	5,92
3	1,25	1,74	2,42	3,37	4,69	6,53
4	1,34	1,87	2,62	3,67	5,14	7,20
5	1,44	2,02	2,84	4,00	5,64	7,93

Таблица 1.6
Погрешность аппроксимации эмиттерного тока дрейфового транзистора

UЭБ (В) UКБ (В)	0,639	0,649	0,660	0,670	0,680	0,689
0	6Е-3	1Е-2	1Е-3	2Е-2	7Е-3	0,246
1	2Е-2	1Е-2	2Е-2	5Е-2	0,136	0,148
2	1Е-2	2Е-2	2Е-2	6Е-2	0,56	1Е-2
3	6Е-3	1Е-2	4Е-2	8Е-2	8Е-2	6Е-2
4	7Е-3	4Е-3	1Е-2	1Е-2	8Е-2	5Е-2
5	1Е-2	2Е-2	1Е-2	0,105	0,159	0,164

Для расчета (моделирования) ВАХ дрейфового транзистора на основе выражений (1.3) и (1.4) разработана диалоговая компьютерная моделирующая программа (листинг программы приведен в приложении 1). Компьютерная моделирующая программа разработана в среде программирования Delphi [34].
Внешний вид пользовательского интерфейса программы моделирования ВАХ дрейфового транзистора приведен на рис.1.3.
Программа позволяет провести моделирование зависимости коллекторного тока от напряжения коллектор- эмиттер при постоянных значениях U_БЭ и базового тока I_Б от напряжения база-эмиттер U_БЭ при постоянных значениях U_КЭ дрейфового транзистора. Исходными данными являются параметры математической модели дрейфового транзистора:

• 
  I_Э0 -ток насыщения эмиттерного перехода;
  
• 
  I_К0-ток насыщения коллекторного перехода;
  
• 
  b_Э -параметр идеальности эмиттерного перехода;
  
• 
  b_К - параметр идеальности коллекторного перехода;
  
• 
  χ и μ –параметры, определяющие степень влияния напряжения, приложенного к коллекторному переходу, на высоту потенциального барьера эмиттерного перехода и процессы переноса заряда в переходах;
  
• 
  U_{КЭ мах} - предельное допустимое значение обратного напряжения на коллекторном переходе;
  
• 
  I_{К мах} -предельное допустимое значение тока коллектора;
  
• 
  β - усредненное значение статического коэффициента передачи тока базы.
  

В качестве иллюстрации на рис.1.4, 1.5 приведены зависимости величины коллекторного тока от напряжения коллектор-эмиттер биполярного дрейфового транзистора при постоянных значениях напряжения база-эмиттер U_БЭ и базового тока от напряжения база-эмиттер U_БЭ при постоянных значениях U_КЭ.

Рис.1.3. Внешний вид пользовательского интерфейса программы расчета ВАХ биполярного дрейфового транзистора.

Расчет ВАХ транзистора произведен при следующих значениях параметров и напряжений U_БЭ и U_КЭ; U_КЭмах=35В, I_Кмах=15мА; Р_кмах=150мВт; β=100; μ=0,329В^-1; χ=0,619В^-2; b_Э=31,56В^-1; b_К=31,56В^-1; lnI_К0=–020,181; lnI_Э0= –020,181В^-1; U_БЭ: 1 –0,6В, 2-0,61В, 3 –0,62В, 4 –0,63В, 5 –0,64В, 6 –0,65В, 7 –0,66В, 8 –0,67В, 9 –0,68В; 10 –0,69В; U_КЭ: 1 –1В, 2 –5В, 3 –10В, 4 –15В.

Как видно из рис.1.4 и 1.6 вместо обычного для бездрейфовых транзисторов (рис.1.2) линейного возрастания тока эмиттера с ростом напряжения U_КБ при U_БЭ=const, обусловленного эффектом Эрли, здесь явно просматривается экспоненциальная зависимость, свидетельствующая о влиянии напряжения U_КБ на высоту эмиттерного потенциального барьера. Расчеты позволяют дать объяснение широко известному практикам факту неустойчивой работы таких транзисторов, когда напряжение U_КБ превышает некоторое пороговое значение (ток называемый вторичный пробой).
Причина этого явления заключена в появлении положительной обратной связи по току эмиттерного и коллекторного переходов, когда напряжение U_КБ превышает некоторое пороговое значение, зависящее от заданного значения U_БЭ. С увеличением U_БЭ будет снижаться то пороговое значение U_КБ, при котором начинает наблюдаться неустойчивость токов электродов транзистора. Действительно, например, для транзистора КТ315Г при U_БЭ=0,65В пороговое значение U_КБ ≈10В . При U_БЭ=0,69В оно снижается до значения 4,5В [26,27].
Средством борьбы с этим нежелательным явлением является использование балластных сопротивлений в цепи эмиттера или коллектора. При наличии сопротивления в цепи эмиттера возрастание тока эмиттера вызовет автоматическое уменьшение значения напряжения на эмиттерном переходе, что скомпенсирует уменьшение высоты барьера и поставит транзистор в устойчивый режим. При наличии сопротивления в цепи коллектора увеличение тока коллектора вызовет автоматическое уменьшение напряжения на коллекторном переходе до значения ниже порогового.

1К

2К

3К

4К

5К

6К

7К

8К

9К

10К



Рис. 1.4. Расчетная зависимость коллекторного тока I_К от напряжения коллектор-эмиттер U_КЭ биполярного дрейфового транзистора при постоянных значениях U_БЭ, равных соответственно:1-0,6 В, 2-0,61 В, 3-0,62В, 4-0,63В, 5-0,64 В, 6- 0,65В, 7-0,66В, 8-0,67В, 9-0,68 В и 10- 0,69В.

1К

2К

3К

4К



Рис. 1.5. Расчетная зависимость базового тока I_Б от напряжения база-эмиттер U_БЭ биполярного дрейфового транзистора при постоянных значениях U_КЭ, равных соответственно: 1-1В, 2-5В, 3-10В, 4-15В.

Из выше изложенного следует, что для обеспечения достаточно широкой области устойчивой работы транзисторных схем необходимо исключить использование схем ОЭ, управляемых током базы. При управлении входным напряжением следует либо вводить ООС по цепи эмиттера, либо применять составные транзисторы. В этом последнем случае выходной транзистор составной транзисторной пары ставится в режим управления током эмиттера, значение которого задается вторым (запускающим) транзистором. Этот транзистор ставится в такой режим, в котором ток коллектора не зависит или слабо зависит от напряжения коллектор-база. Например, в начальный участок режима насыщения [35÷69].

Ниже приводятся методы стабилизации режима работы транзисторных схем.