что такое граничная частота транзистора
Граничная частота транзистора
Предельная частота коэффициента передачи тока fгр, ft — частота, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером экстраполируется к единице.
Граничная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора f h21э — частота, на которой модуль коэффициента передачи тока падает на 3 дБ по сравнению с его низкочастотным значением.
Источник
Смотреть что такое «Граничная частота транзистора» в других словарях:
ГРАНИЧНАЯ ЧАСТОТА — частота, на к рой напряжение U или сила тока I в электрнч. цепи (фильтр, колебат. контур и др.), крутизна хар ки транзистора уменьшаются до значения, принятого за минимально допускаемое (в большинстве случаев в корень из 2 раз от Макс. значения) … Большой энциклопедический политехнический словарь
Изобретение транзистора — Основная статья: Транзистор Макет точечного транзистора Бардина и Браттейна. Треугольник в центре прозрачная призма, по рёбрам которой приклеены полоски фольги выводы коллектора и эми … Википедия
ГОСТ 20003-74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров — Терминология ГОСТ 20003 74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа: 1 При заданном обратном токе эмиттера в токе коллектора, равном нулю, UЭБ0, UEB0. 2 При заданном токе коллектора и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ТРАНЗИСТОР — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем, где их размеры не… … Энциклопедия Кольера
ТРАНЗИСТОР БИПОЛЯРНЫЙ — (от лат. bi двойной, двоякий и греч. polos ось, полюс) один из осн. элементов полупроводниковой электроники. Создан в 1948 Дж. Бардином (J. Bardeen), У. Браттейном (W. Brattain) и У. Шокли (W. Shockley) (Нобелевская премия по физике, 1956).… … Физическая энциклопедия
Биполярный транзистор — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно… … Википедия
Электронный усилитель — Электронный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное … Википедия
Усилитель (электроника) — Электронный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное… … Википедия
Стабилитрон — У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилитрон (значения) … Википедия
Составной транзистор — Условное обозначение составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с це … Википедия
Частотные свойства биполярных транзисторов
Зависимость значения коэффициента передачи тока транзистора от частоты для
каскадов с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).
Онлайн калькулятор зависимости коэффициента передачи тока от частоты
Частотные свойства транзистора – это набор характеристик, которые определяют диапазон частот входных сигналов, в пределах которого прибор тем или иным образом выполняет присущие ему функции по усилению или преобразованию этих сигналов.
Для биполярных транзисторов для определения частотных характеристик принято использовать (среди прочих) частотную зависимость коэффициентов передачи входного тока в схемах ОБ и ОЭ.
Обозначаются эти коэффициенты, как правило: h21б (можно встретить α – альфа) и h21э (или β – бета).
Параметр коэффициента передачи транзистора h21б (включённого по схеме с ОБ), как правило, в перечне справочных характеристик не приводится, но его всегда можно рассчитать, исходя из следующего соотношения: α = β/(1 + β) .
Значение этого параметра всегда будет меньше 1, т. к. мы помним, что схема ОБ обладает усилением по напряжению, но не усиливает ток. Но дело в данном случае не в этом, а в том, что если мы поочерёдно подставим в эту формулу два значения β (т. е. h21э), например 100 и 50 (разница в 50%), то легко убедимся, что изменение α (т. е. h21б) составляет всего 1%.
А с учётом того, что для каскада с ОБ, как мы помним: Ku ≈ Rк x α/Rэ , то и зависимость его усиления по напряжению от β транзистора будет значительно снижена. А потому и частотные свойства по отношению к ОЭ у него окажутся более предпочтительными, так как β транзистора существенно зависит от частоты, а Ku каскада ОЭ – от β. Поясним сказанное рисунком.
Рис.1 Зависимость коэффициентов передачи тока транзисторов от частоты
Здесь β0 (h21э) и α0 (h21б) – это коэффициенты передачи тока транзисторов в схемах ОЭ и ОБ по постоянному току.
fh21э и fh21б – это предельные частоты коэффициентов передачи тока (для схем ОЭ и ОБ). Они представляют собой частоты, на которой коэффициенты передачи снижаются в 1,41 раза (на 3 дБ) от максимального значения.
fт – это граничная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером становится равным единице.
Величину коэффициента передачи тока транзисторов в зависимости от рабочей частоты для схемы ОЭ можно определить по следующей формуле: 
, где:
h21э0 – это статический коэффициент передачи тока транзистора для схемы ОЭ (является паспортной характеристикой),
F – это рабочая частота, на которой определяется β,
fh21э – это предельная частота коэффициента передачи тока для схемы ОЭ.
fh21э связана с граничной частотой fт (которая также является паспортной характеристикой) простым соотношением: fh21э ≈ fТ/ β0 .
Теперь, после того как мы собрали все данные, можно рассчитать величину коэффициента передачи тока транзистора β на реальной частоте.
А далее, подставив полученное значение в формулу α = β/(1 + β) , также получить и значение коэффициента передачи и для схемы ОБ.
Сдобрим пройденный материал онлайн калькулятором.
РАСЧЁТ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ ТОКА ТРАНЗИСТОРА ОТ ЧАСТОТЫ
4.11. Частотные свойства транзисторов
С увеличением частоты усилительные свойства транзистора ухудшаются. Это происходит в основном по двум причинам. Первая причина заключается в инерционности диффузионного процесса, обусловливающего движение дырок через базу к коллектору.
Для направленного переноса частиц необходимо, чтобы их концентрация убывала в направлении переноса. Дырочный ток возле эмиттерного и коллекторного переходов пропорционален градиенту концентрации дырок в этих сечениях, т.е. пропорционален углу наклона касательной, проведенной к кривой распределения концентрации в соответствующих точках.
При быстром изменении тока инжекции изменяется концентрация дырок у эмиттерного перехода. Но процесс изменения концентрации дырок сразу не может распространиться на всю базу и дойти до коллекторного перехода.
Быстрые изменения концентрации дырок у эмиттерного перехода доходят до коллекторного перехода с запаздыванием и уменьшенные по амплитуде. На высокой частоте амплитуда коллекторного тока уменьшается, и он отстает по фазе от тока эмиттера (рис. 4.18). Следовательно, с ростом частоты колебаний ухудшаются усилительные свойства транзистора.
Падение усилительных свойств транзистора с ростом частоты проявляется в зависимости коэффициентов передачи тока эмиттера и базы от частоты (рис. 4.19).
Та частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы падает на 3 дБ (в раз), по сравнению с его низкочастотным значением, называется предельной частотой коэффициента передачи тока базы ( ).
Из этого примера видно, что частотные свойства транзистора в схеме с ОЭ хуже. Предельная частота в схеме с ОЭ примерно в раз ниже, чем в схеме с ОБ.
В эквивалентной схеме усилительного каскада на транзисторе с ОБ (рис. 4.21) для высоких частот видно, что емкость шунтирует сопротивление (сопротивлениями и можно пренебречь, так как они велики по сравнению с и ). Условно можно считать, что шунтирующее действие емкости оказывается заметным, когда ее сопротивление становится меньше шунтируемого, т.е.
Если принять = 0, то частотные свойства коллекторной цепи непосредственно самого транзистора могут быть оценены с помощью равенства:
где – круговая частота, начиная с которой следует учитывать шунтирующее действие Ск; – параметр транзистора, называемый постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте.
Следует заметить, что на этих частотах транзистор еще может усиливать и генерировать электрические колебания. Генератор – это усилитель с замкнутой положительной обратной связью, когда на вход подается сигнал с выхода самого усилителя, и усилитель сам себя «раскачивает».
Максимальной частотой генерации называется наибольшая частота, при которой транзистор способен генерировать в схеме автогенератора.
Следовательно, одной из основных причин ограничения верхнего частотного предела работы транзисторов является наличие диффузионной емкости эмиттерного перехода и, как следствие, инерционность диффузионного процесса в базе. Понятно, что маломощные транзисторы с точечным эмиттерным переходом и тонкой базой более высокочастотные, чем мощные плоскостные транзисторы, рассчитанные на высокие напряжения, т.е. с более широкой базой.
Для улучшения частотных свойств транзисторов необходимо заставить инжектированные в базу неосновные носители быстрее двигаться к коллекторному переходу. Для этого базу некоторых транзисторов легируют неравномерно: сильнее у эмиттерного перехода и слабее у коллекторного. В рез
ультате, у эмиттерного перехода концентрация основных носителей оказывается повышенной, а у коллекторного – пониженной.
При установлении равновесного состояния внутри базы часть основных носителей диффундирует от эмиттерного перехода к коллекторному. Возле эмиттерного перехода остаются нескомпенсированные ионы примесей, а возле коллекторного образуется избыток основных носителей. В базе появляется диффузионное электрическое поле, которое для p-n-p-транзистора направлено от эмиттерного перехода к коллекторному. Это поле является ускоряющим для неосновных носителей, двигающихся от эмиттерного перехода к коллекторному.
Инжектированные в базу дырки будут двигаться от эмиттерного перехода к коллекторному не только за счет диффузии, но и за счет дрейфа, т.е. более быстро. Такие транзисторы называют дрейфовыми в отличие от бездрейфовых, база которых легирована равномерно. Частотные свойства дрейфовых транзисторов существенно лучше.
Параметры биполярного транзистора
В радиолюбительской практике часто приходится подбирать транзисторы для их замены на аналогичные или выбирать нужные транзисторы при конструировании какого нибудь изделия по желаемым параметрам.
Поэтому без справочников по транзисторам никак не обойтись. В них приведены основные параметры транзисторов как по постоянному, так и переменному току. Но не все знают, что они обозначают. Попробуем разобраться с этим.
Биполярные транзисторы
Обратный коллекторный ток
Параметры транзистора по постоянному току характеризуют токи транзистора при включении перехода в обратном направлении.
Низкочастотные параметры транзистора
Для лучшего понимания происходящего в четырехполюснике транзистора покажем его эквивалентную схему ( рис.6 ).
Тогда уравнения четырехполюсника с h-параметрами выглядят так:
У современных транзисторов коэффициент обратной связи h12 почти равен нулю и позтому его можно не указывать на эквивалентной схеме.
Для разных схем включения транзистора h-параметры определяются по формулам:
h11б?h11э/(1+h21э);
h12б?h11э•h22э/(1+h21э);
h21б?-h21э/(1+h21э);
h22б?h22э/(1+h21э);
h11к?h11э;
h12к?1;
h21к?-(1+h21э);
h22к?h22э.
Например, возьмем старенький легендарный низкочастотный, маломощный транзистор МП41, и рассчитаем его входное и выходное сопротивления при включении с ОЭ по справочным данным:
h11б = 25 Ом,
h22б = 3,3 мкСм,
h21э = 30. 60.
Выходное сопротивление R вых. обратно пропорционально проводимости h22э:
Высокочастотные параметры транзистора
Емкость коллекторного перехода
Сам по себе транзистор представляет собой кристалл с двумя p-n или n-p переходами.
В следствии диффузии основных и неосновных зарядов в переходах образуются обедненные слоя с заряженными границами переходов (см. раздел «p-n переход», рис.a,b,c.), которые представляют собой своеобразные конденсаторы и называются барьерными емкостями.
При подаче напряжения разной полярности на переходы они будет расширяться или сужаться, меняя при этом свою емкость.
Эту эквивалентную схему можно использовать как модель для анализа происходящих процессов в транзисторе при подаче на него малого переменного напряжения, к примеру, с генератора.
Из этого можно сделать вывод: транзисторы для работы в усилительном режиме нужно выбирать как можно с меньшей емкостью коллекторного перехода, особенно на высоких частотах.
Предельная и граничная частоты коэффициента передачи тока.
Предельная и граничная частоты коэффициента передачи по току приводятся в справочных данных как существенные параметры транзистора.
Мы уже выяснили, что при увеличении частоты входного сигнала транзистора коэффициент усиления по току с определенного момента начнет уменьшаться из-за увеличения емкости коллекторного перехода. Но это только одна из причин падения усиления транзистора от частоты, хотя и немаловажная.
С увеличением частоты сигнала проявляются инерционные свойства транзистора.
Происходит отставание по фазе переменного тока коллектора от тока эмиттера. Это вызвано конечным значением времени перемещения носителей заряда от эмиттерного перехода к коллекторному через базу. И хотя время «пролета» составляет меньше 0,1 мкс, но при частотах в несколько мегагерц и выше это приводит к сдвигу фаз коллекторного и эмиттерного токов, что увеличивает ток базы и уменьшает коэффициент усиления.
Так же к инерционным свойствам относится время на перезарядку емкостей коллекторного и эмиттерного переходов.
Все эти паразитные явления приводят к уменьшению коэффициента усиления по току.
Коэффициент шума
Из этого определения следует, что для идеального «нешумящего» транзистора Кш будет равен единице, т.к. шумы будут обусловлены только сопротивлением источника сигнала:
Из рис.11,12 можно сделать вывод, что коэффициент шума зависит от режима транзистора ( Iэ ) и температуры окружающей среды ( Т?С ), а так же от выходного сопротивления источника сигнала ( Rг ) и частоты сигнала.
Чтобы получить как можно меньший уровень шумов транзистора в усилительном режиме необходимо определить наивыгоднейшие значения по току эмиттера и напряжению на коллекторе при оптимальном значении сопротивления источника сигнала.
Этого можно добиться если выбирать Iэ=0,1. 0,5 мА, Uк=0,5. 2,5 В и как можно уже полосу рабочих частот.
Что такое граничная частота транзистора
Доброго всем времени. Подскажите начинающему (с полной кашей головы) как правильно подбирать аналоги транзисторов? На что главное обращать внимание?
Вот для примера: Мне нужно подобрать аналог для T2142F. Что мне не понятно отмечу. Вот его ТТХ.
Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 80 НА ЧТО ВЛИЯЕТ?
Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 400 понятно
Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 300 понятно
Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 понятно
Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 6 понятно
Предельная температура PN-перехода (Tj), град: понятно
Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): Что за параметр?
Ёмкость коллекторного перехода (Cc), пФ: понятно
Статический коэффициент передачи тока (hfe): 600 Что за параметр? На что влияет?
К примеру MJE13009 Имеет параметры чуть даже более T2142F но кроме Статический коэффициент передачи тока (hfe). У него он 13. Можно ли его использовать для замены?
Jemchug  | ||||
Карма: 19 |
| |||
| ||||
| Pagot | |||
Зарегистрирован: Чт янв 30, 2014 13:50:54 | |||
| |||
| Martin76 | ||||
Карма: 174 |
| |||
| ||||
