Tranzistor Bipolar [PDF]

Zitiervorschau

‘‘‘‘‘‘‘‘
‘‘  ‘  ‘ ‘‘‘‘‘

‘‘‘‘‘
‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘ ‘ Tranzistor bipolar este numit dispozitivul electronic cu trei pini şi două sau mai multe joncţiuni   ce interacţionează între ele. În tranzistor se rânduiesc trei regiuni semiconductoare, pentru care pe placheta de izolator din  , prin metoda epitaxial - planară se formează regiunile colectorului (C), bazei (B) şi emitorului (E) (fig.1.1). Pentru aceasta, în regiunea  , ce serveşte ca colector, prin metoda difuziei este formată regiunea bazei  . În această regiune, prin metoda difuziei locale, este format emitorul   cu concentraţie majoră a impurităţilor donoare. C

B1

E1 

  „


C   

         

Fig.1.1. Structura tranzistorului bipolar tip    La frontiera regiunii emitorului cu cea a bazei şi de asemenea la frontiera regiunii bazei cu cea a colectorului se formează două joncţiuni   ± emitor şi colector (după denumirea regiunilor laterale ale structurii). Joncţiunile interacţionează dacă distanţa între ele ! , numită lăţimea bazei, este cu mult mai mică ca lungimea de difuzie a purtătorilor de sarcină mobili ( ! ‘‘   " ). este distanţa pe care o parcurge Lungimea de difuzie "2 electronul sau golul din momentul apariţiei în semiconductor până la recombinare. De regulă, suprafaţa joncţiunii colectorului este mai mare ca suprafaţa joncţiunii emitorului. Regiunea emitorului trebuie să posede o electroconductibilitate mai înaltă ca cea a bazei şi a 3

colectorului. Concentraţia impurtăţilor în regiunile tranzistorului bipolar trebuie să respecte inegalitatea # $$  O  _ . (1.1) ‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘
%
‘‘‘‘&‘‘‘ În dependenţă de alternarea regiunilor, după tipul de electroconductibilitate, se deosebesc structuri tip    şi   . În fig.1.2 sunt prezentate structurile    şi    ale tranzistorului bipolar şi reprezentarea lor în circuitele electrice. JE

JE

JC C

E p

n

E





n

p E

C

B

C n

p

B E

JC

B

B

C 



Fig.1.2. Reprezentarea tranzistoarelor bipolare Ca element al circuitului electric, tranzistorul bipolar este utilizat în aşa mod, ca unul din pini să fie conectat la intrare, iar altul ± la ieşire. Al treilea pin este comun. În dependenţă care din pini este comun, se deosebesc trei circuite de conectare ale tranzistoarelor bipolare: -‘ bază comună ( _); -‘ emitor comun (#_); -‘ colector comun (__). În fig.1.3. sunt prezentate aceste trei modificări de cuplare a tranzistorului bipolar în circuitul electric.  

‘ m


BC

m m 


m


EC

m


m







m 


m


m





m


m


m
m

CC

m 


m


Fig.1.3. Schemele de conectare ale tranzistoarelor bipolare‘ ‘ ‘
'
‘‘(&‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘)‘*‘‘‘ ‘‘
'

‘(&‘‘‘‘‘‘‘ În timpul funcţionării tranzistorului la bornele sale este aplicată tensiune de la sursa de alimentare în curent contionuu. În dependenţă de polaritatea tensiunii aplicate, fiecare din joncţiunile   ale tranzistorului bipolar poate fi polarizată direct sau indirect, adică sunt posibile patru modalităţi de funcţionare a tranzistorului (tab.1.1). Tabelul 1.1 Modalităţile de funcţionare a tranzistorului bipolar Denumirea joncţiunii Joncţiunea emitorului Joncţiunea colectorului Joncţiunea emitorului Joncţiunea colectorului Joncţiunea emitorului Joncţiunea colectorului Joncţiunea emitorului Joncţiunea colectorului

Conectarea joncţiunii Inversă Inversă Idirectă Idirectă Directă Dnversă Inversă Directă

‘ A

Denumirea regimului de funcţionare a tranzistorului Regim de blocaj Regim de saturaţie Regim activ Regim de inversie


'
%
‘‘(&‘‘‘ În regim de blocaj ambele joncţiuni   sunt polarizate indirect. Prin bornele tranzistorului circulă curenţii de scurgere a joncţiunilor polarizate indirect, care reprezintă parametrii statici ai regimului dat. În fiecare din cele trei scheme de conectare a tranzistorului aceşti parametri posedă valori determinate. Ele sunt prezentate sub forma următoare: ‘ pentru circuitul cu BC -   $ "  _ $ "  
"  _
; ‘ pentru circuitul cu EC -  $ "  _ $ "  
"  _
; ‘ pentru circuitul cu CC -  _ $ "  _ $ "  _
"  _
. Primul indice în reprezentare determină pinul prin care circulă curentul, al doilea ± schema de conectare, al treilea, condiţiile în regiunea rămasă a schemei (Ä$´ ± lipsa curentului, adică mers în gol; Ä
´ ± scurtcircuit).
'
'
‘ (&‘‘‘ ‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘În regimul de saturaţie ambele joncţiuni   sunt polarizate direct, joncţiunile sunt saturate cu purtători de sarcină mobili, rezistenţele lor sunt reduse. Regiunea E-C posedă o conductibilitate înaltă şi poate fi considerată ca scurtcircuitată. Parametrii statici reprezintă curenţii de saturaţie    ,  _  ,   şi tensiunile de rest (    ,  _  ). Raportând mărimile tensiunilor şi curenţilor, obţinem rezistenţa de saturaţie:  _ 

;   ù #  .  _  ù  _    ‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘
'
+
‘(&‘,‘ ‘ În fig.1.  este reprezentat modelul plan unidimensional al tranzistorului bipolar, joncţiunea emitor a căreia este polarizat㠆

direct, iar cea a colectorului indirect. Această conectare corespunde regimului activ. m O ]m ‘



‘ Vm O‘ ‘ 
O
O


m ‘

m ‘ m

‘

m


 ‘

m

‘

m‘

‘



‘

Fig.1. . Mişcarea purtătorilor de sarcină şi curenţii în tranzistorul bipolar (regim activ) Principiul de funcţionare a tranzistorului bipolar în regim activ se bazează pe utilizarea următoarelor fenomene: -‘ injecţia purtătorilor de sarcină prin joncţiunea emitorului; -‘ purtătorii injectaţi prin bază care circulă drept rezultat al fenomenelor de difuzie şi drift; -‘ recombinarea purtătorilor de sarcină în regiunea bazei; -‘ extragerea purtătorilor minoritari din bază în regiunea colectorului prin intermediul câmpului electric, format de joncţiunea colectorului. Injecţia purtătorilor de sarcină duce la trecerea prin joncţiunea emitorului a curenţilor de difuzie (a golurilor   O şi electronilor   2 ). În circuitul extern al emitorului circulă curentul de injecţie: 0



  ù   O   2 ù   $ . / U - . (1.2) Pentru structura tranzistorului tip    relaţia între concentraţiile impurităţilor din regiunile emitorului ƒ  # şi bazei ƒ  se determină ca: ƒ  # O $$
ƒ  . 

#  . Din aceste considerente se obţine  #  Relaţia între componentele curentului emitorului pot fi apreciate cu ajutorul coeficientului de injecţie  # 
ù # ù O . (1.3) # #   #  Injecţia purtătorilor de sarcină din emitor în bază măreşte concentraţia purtătorilor minoritari în regiunea bazei. Concentraţia lor la frontiera joncţiunii emitorului pentru structura tip    se determină din relaţia: 0 # /

. (1. )  ù   Sarcina golurilor, apărute momentan în apropierea joncţiunii emitorului .1‘ $ 2‘ ), se compensează cu sarcina electronilor, ce pătrund în bază de la sursa de alimentare # . Circuitul emitor ± bază devine blocat şi asigură circulaţia curentului emitorului. Majorarea concentraţiei electronilor şi a golurilor în apropierea joncţiunii emitorului formează gradientul concentraţiei purtătorilor de sarcină în bază ( 6 şi 6 ). Sub acţiunea gradientului concentraţiei purtătorilor de sarcină se produce mişcarea de difuzie a golurilor şi electronilor prin regiunea bazei de la emitor spre colector. Concomitent cu difuzia golurilor în bază, are loc şi recombinarea lor cu electronii. În locul electronilor care se recombină în regiunea bazei din circuitul extern al sursei de alimentare # ‘sunt injectaţi alţi electroni, formând curentul de recombinare al bazei   , alături de curentul electronilor injectaţi  # . Deoarece lăţimea bazei este considerabil mai mică ca lungimea de difuzie a purtătorilor de sarcină !    " , micşorarea concentraţiei purtătorilor de sarcină în regiunea bazei din cauza recombinării este nesemnificativă, iar curentul de recombinare   este mai $

ƒ

mic decât curentul emitorului  # cu un ordin-două. Golurile injectate de emitor în regiunea bazei se apropie de joncţiunea colectorului polarizată indirect, nimerind în câmpul de m

accelerare a acestei joncţiuni şi sunt transferate în colector. În aşa mod se formează componenta dirijată a curentului colectorului:  _  ù  # U   U  #  ù  #  U   . Procesul de tranziţie a purtătorilor de sarcină minoritari prin bază este caracterizat de coeficientul de transfer  .Coeficientul de transfer depinde de lărgimea bazei  şi lungimea de difuzie a golurilor  


ù

 _  #

 U

% . . %  - %

(1.A)

Cu cât mai multe goluri sunt injectate din emitor în bază, cu atât mai major este curentul colectorului. Din aceste considerente curentul  _ este proporţional cu curentul emitorului şi se numeşte 

curentul dirijat al colectorului. Utilizând relaţiile (1.3) şi (1.A), se obţine  _  ù
  # ù ã #  # . (1.†) Coeficientul ã # este numit coeficient integral de transfer al curentului emitorului în circuitul colectorului. Dacă apelăm la relaţiile (1.3), (1.A), primim:    ã# ù _  ù _ 
#  ù

 . (1.) # #  # Posibilitatea de dirijare cu curentul de ieşire al tranzistorului, modificând valoarea curentul de intrare, este o proprietate importantă a tranzistorului bipolar, ceea ce oferă posibilitatea de al utiliza în calitate de element activ în circuitele electronice. În afară de componenta dirijată a curentului colectorului  _ 

prin electrodul colectorului circulă şi componenta nedirijată a curentului, numită  

    a joncţiunii   polarizate indirect. El este analogic curentului diodei semiconductoare cuplate indirect şi de aceea a primit denumirea de curentul de scurgere al colectorului  _ $ . Aici indicii Ä_´ indică curentul joncţiunii colectorului cuplate indirect; Ä ´ ± măsurările au loc în w

schema de cuplare _; $ ± măsurările au loc pentru  # ù $ , adică pentru regim mers în gol la intrare. Direcţia curentului de scurgere a colectorului  _ $ corespunde cu componenta dirijată a curentului colectorului şi de aceea  _  
  l  _ $ . (1.m) Curentul  _ $ în circuitul bazei este orientat invers curentului de recombinare în bază   şi curentului de injecţie     ù

U _

(1.w) În circuitul emitorului curentul de injecţie se determină ca suma curentului colectorului  _ şi curentul bazei  :   _ l  . (1.10) Relaţiile (1.m) şi (1.10) determină legătura dintre curenţii tranzistorului şi sunt adecvate pentru oricare din circuitele de conectare. Procese analogice au loc şi în tranzistorul tip   , cu unică deosebire că în loc de goluri trebuie să vorbim despre electroni şi invers. Direcţiile curenţilor continui şi polarizarea tensiunilor de alimentare ce corespund regimului activ sunt prezentate în fig.1.3. În circuitele #_ şi __ (fig.1.3) curentul de dirijare este curentul bazei, iar relaţia pentru curentul colectorului (1.m) poate fi scrisă în felul următor:  _  
  l  _ $  
ƒ _ l  l  _ $ ; _  
_  
 l  _ $ ; ã (1.11) _ ù

 _ $ ù 
  _# $ , Uã Uã unde: ã ù  este coeficientul de amplificare după curent în schema Uã 

$

   .


 _ $ ù ƒ   _ $ ù  _# $ - componenta Uã nedirijată a curentului colectorului în schema EC, sau curentul de scurgere a tranzistorului bipolar. 10

de cuplare #_;

Pentru schema __‘curentul de ieşire este curentul emitorului. Din aceste considerente  # U  ù  _ ù ã
 #  _ $ ;  # ù  U _ $ , Uã Uã sau  #  3   l  _# $ , unde 

ù

Uã

ù

.

(1.12)

‘ ‘‘‘‘
'
4
‘(&‘‘,‘‘ ‘ În regim de inversie joncţiunea emitorului este cuplată invers, iar joncţiunea colectorului direct. De aceea, în comparaţie cu regimul activ, în regim de inversie injecţia purtătorilor de sarcină este înfăptuită de joncţiunea colectorului, iar extracţia purtătorilor de joncţiunea emitorului. Practic, emitorul şi colectorul îşi schimbă funcţia şi poziţia în circuit. Pentru schema de cuplare _:  # ù ã 
 _  # $ , (1.13) unde  este coeficientul de transfer invers. Deoarece suprafaţa joncţiunii emitorului este cu mult mai mică decât cea a joncţiunii colectorului şi  _   , atunci ã  ã . Pentru schema‘__ # ù 


ƒ

   # $ .

(1.1 )

Pentru schema EC _  ƒ l (  l ƒ l (  $ .

11

(1.1A)

‘‘‘‘‘
'
5
‘_)‘)‘‘&)‘6‘‘‘ ‘ În relaţia (1.) pentru coeficientul static de amplificare a curentului emitorului ã # ù
7 ‘8‘ ‘ coeficientul de injecţie
caracterizează eficacitatea joncţiunii emitorului; ‘ coeficientul de transfer de difuzie  caracterizează procesele ce au loc în bază ± difuzia şi recombinarea purtătorilor de sarcină; ‘ coeficientul 7 se introduce pentru a lua în considerare procesele în joncţiunea colectorului şi, de regulă, 7  . Relaţia pentru curentul colectorului  _ ù ã #
 #  _ $ , unde  este parametrul static al regimului activ, indică legătura dintre componentele respective în curent continuu. Coeficientul  este determinat de relaţia ã ù .  _ U  _ $ -  # . Această formulă arată legătura dintre componentele curentului de dirijare  # şi valoarea curentului de ieşire  _ . Pentru semnale alternative, amplitudinea cărora este cu mult mai mică ca valoarea tensiunii de alimentare, legătura dintre curenţii colectorului şi emitorului este determinată de relaţia diferenţială (1.) ca funcţie de două argumente pentru  _ $ ù  , adică  _ ù ã #
 #

 #
ã #

sau ã ù

 _ ù ã#  #

#

ã # ,  #

(1.1†)

unde ã este coeficientul diferenţial de amplificare după curent în schema _, care întotdeauna este mai mare decât ã # . ‘ ‘ ‘ 12

‘‘‘‘‘
'
2
‘7‘# 7‘ Legătura dintre curenţii şi tensiunile tranzistorului bipolar pentru cele patru modalităţi de cuplare în circuit pot fi studiate cu ajutorul modelului matematic Ebers-Moll, bazat pe schema echivalentă formată din două diode conectate una în întâmpinarea celeilalte şi a două surse de curent continuu care indică interacţiunea dintre aceste diode (fig.1.A). ã m‘

ãm‘ m‘

m ‘

‘ ‘

‘ m‘

m‘

Fig.1.A. Schema echivalentă a tranzistorului bipolar după modelul Ebers-Moll  # ù  U ã   % ;  _     % ; 

(1.1)


    _   /  ÕÕ ; (1.1m)    /
 %   _ _    ÕÕ , (1.1w)  unde   _ şi  _ _ prezintă curenţii de scurgere ai joncţiunilor emitorului şi colectorului, măsurate în regim scurtcircuit în partea corespunzătoare a schemei. Luând în considerare (1.1m) şi (1.1w) relaţiile (1.1) pot fi scrise sub forma:  0


 0


 # ù  # _   / U ÕÕ U ã   _ _   / U ÕÕ ; (1.20)    

  $  /  _ $  /   _   ÕÕ   ÕÕ ; (1.21)           



#

#





13

_ ù

ƒ

0


U ã  # $  /  Õ U Õ U ãã  

ƒ

#

0


U ã   _ $  /  Õ . (1.22) U Õ U ãã   #

‘ ‘‘‘‘‘
+
‘_‘‘‘‘ ‘‘
+

‘76‘‘‘ ‘ Caracteristicile statice indică legătura funcţională între curenţii şi tensiunile la bornele tranzistorului bipolar. Pentru fiecare schemă de conectare în regim activ există o familie de caracteristici, ce arată legătura între curenţii şi tensiunile aplicate la tranzistor. Patru modalităţi de caracteristici descriu proprietăţile oricărui dispozitiv cu trei borne: ‘ caracteristicile de intrare:    2  2  ) ƒ 2  ;    2 ‘ caracteristicile de ieşire:  2  2    ) ƒ 

;

  2  2

‘ caracteristicile de transfer:   ù ) ƒ 

 ù 

‘ caracteristicile reacţiei inverse:  2  ) ƒ 

   2

1 

.

;

‘‘‘‘‘
+
%
‘_‘‘‘6‘&6‘ ‘ În cuplaj bază comună ( _) tranzistorul posedă următoarele caracteristici: ‘ familia caracteristicilor de intrare (fig.1.†,a)  # ù ) ƒ #

_ ù  *

‘ familia caracteristicilor de ieşire(fig.1.†,b)  _    l  _ $ ; variaţia curentului colectorului trebuie să fie constantă la transferul de la o caracteristică la alta, adică    2 ; ‘ caracteristicile de transfer (fig.1.†,c); ‘ caracteristicile reacţiei inverse (fig.1.†,d). ‘



‘

‘

m ‘

m‘ m ‘ 

 ‘



m ‘ 

  ‘

a) m‘

b) m‘

‘





‘

m ‘

‘

m ‘



c)

‘

d)

Fig.1.†. Caracteristicile statice ale tranzistorului bipolar. a)‘ caracteristicile de intrare; b) caracteristicile de ieşire; c) caracteristicile de transfer; d) caracteristicile reacţiei inverse‘ 1A

Referindu-ne la modelul Ebers-Moll şi rezolvând ecuaţia (1.20) faţă de   , obţinem relaţiile pentru caracteristicile de intrare idealizate:

# ù ) ƒ #

_ ù  *

 0 _

ã  / U ÕÕ . (1.23)

 Relaţia (1.23) prezintă caracteristica de intrare a tranzistorului cuplat în circuitul BC. Relaţia pentru caracteristicile de ieşire sunt obţinute utilizând (1.21):  /_
 _      _ $    ÕÕ ; (1.2 )   _ $   _ _ ƒ    ;

# ù

/   #   0   # $

  $    _ ƒ    , unde: ã este coeficientul de amplificare a curentului emitorului în regim activ; ã - coeficientul de amplificare a curentului colectorului în regim de inversie. Dependenţa poziţiei caracteristicilor de intrare, caracteristicilor de transfer şi caracteristicilor de reacţie inversă în funcţie de valoarea tensiunii aplicate pe colector se explică prin efectul de modulare a grosimii bazei, din cauza căruia cu majorarea tensiunii  _ a joncţiunii colector, invers polarizată, grosimea stratului cu concentraţie redusă a purtătorilor de sarcină se măreşte. Frontiera joncţiunii colectorului se deplasează în direcţia joncţiunii emitorului. Drept rezultat, grosimea bazei ! devine mai mică. Concomitent creşte gradientul de concentraţie a purtătorilor de sarcină 6O şi 6 2 în baza tranzistorului şi se măreşte valoarea curentul de difuzie   (fig.1.).

1†

O m


á ᗠ0

_

á 0

_

m


O 0

‘



Ä


‘

á Ä2 á á

Ä1

Fig.1.. Efectul de modulare a grosimii bazei Efectul de modulare a grosimii bazei provoacă apariţia reacţiei interne în tranzistor. La mărirea modulului tensiunii de ieşire _ curentul de intrare   în schema cu bază comună creşte. De aceea pentru unul şi acelaşi curent al emitorului, odată cu creşterea tensiunii pe colector, tensiunea pe emitor trebuie micşorată. În caz ideal caracteristicile de ieşire trebuie să fie paralele axei tensiunii _ . Devierea caracteristicii este datorată efectului de modulare a grosimii bazei. Prezenţa curentului  _ în circuitul colectorului când _ ù $ (fig. 1.†,b) prezintă o particularitate a caracteristicilor de ieşire pentru tranzistorul bipolar cuplat în schema BC, asigurată de interacţiunea joncţiunilor. În bază are loc deplasarea purtătorilor de sarcină prin procedura de difuzie spre joncţiunea colectorului dirijată de gradientul de concentraţie. Apoi purtătorii sunt acceleraţi de câmpul electric al joncţiunii. Însă la un nivel major de injecţie ( O2 Î  ), pentru  _  $ , coeficientul ã tinde spre zero şi curentul colectorului tot este aproape de zero.

1

‘‘‘‘‘
+
'
‘_‘‘‘&‘&‘ Cele mai întrebuinţate sunt caracteristicile tranzistorului bipolar în cuplaj emitor comun (EC), deoarece în acest caz curentul bazei este argument pentru caracteristicile de intrare şi caracteristicile de transfer şi ca parametru pentru celelalte. În fig.1.m şi fig.1.12 sunt prezentate familiile de caracteristici pentru tranzistorul bipolar cuplat în schema EC: ‘ familia caracteristicilor de intrare (fig.1.m,a)

# ù ) ƒ

_# ù  *

‘ familia caracteristicilor de ieşire (fig.1.m,b)  _  ) ƒ _

  2 *

‘ familia caracteristicilor de transfer după curent (fig. 1.12,a)  _ ù ) ƒ

_# ù  *

‘ familia caracteristicilor de reacţie inversă (fig. 1.12,b) .   2 Forma de evantai a caracteristicilor de intrare este condiţionată de efectul de modulare a grosimii bazei. Tensiunii mai mari pe colector îi corespunde o grosime mai mică a bazei. Rezultă o probabilitate mai redusă de recombinare a purtătorilor în bază şi un curent  mai mic. Pentru cazul când avem scurtcircuit la intrare ( _# ù $ , fig.1.w,a), curentul bazei este aproximativ de două ori mai mare decât în regim activ, deoarece joncţiunile emitorului şi colectorului sunt conectate paralel la sursa de alimentare # , aşa cum este arătat în fig. 1.w. 



 ) ƒ _

1m



R ‘

‘

mđ

 ‘

m

m 



 ‘

á ‘

m‘

‘

m m á á má á má


đ

má m

‘



 ‘  đ  ‘

‘

‘

Fig.1.m. Caracteristicile de intrare şi ieşire în cuplaj EC Regiunea caracteristicilor de ieşire din fig.1.m,b ce se află în interiorul graniţei haşurate, corespunde regimului activ limitat de parametri electrici maximi permişi:  _ &9 , _ &9 , _# &9 . Porţiunea cu pantă înaltă a caracteristicii de ieşire corespunde graniţei între regimul de saturaţie şi regimul activ, deoarece pentru

_#  # joncţiunile emitorului şi ale colectorului sunt polarizate direct (fig.1.10), adică  _  



  _ .

m

m

O

‘




‘

O



‘

‘







Fig. 1.w. Conectarea joncţiunilor p-n pentru _# ù $" # — $ m

m

O





‘


‘

 ‘


‘

 ‘

O




‘

Fig. 1.10. Conectarea joncţiunilor p-n pentru _# — $" # — $ 1w

Regimului de blocaj, ilustrat în fig.1.m,b , corespunde regiunii ce se află sub caracteristica de ieşire pentru   $ , unde curentul colectorului este determinat conform relaţiei  ù $  _ ù 
 ƒ  _ $ .  _# $ ù ƒ  _ $ În schema EC pentru circuitul deschis (   $ ) curentul de scurgere în circuitul colectorului  _# $ este de ƒ( l ori mai mare decât curentul invers al colectorului  _ $ . Aceasta se explică prin conectarea directă a joncţiunii emitorului, aşa cum este prezentat în fig.1.11. Caracteristicile de transfer şi reacţie inversă (fig.1.12) reflectă acţiunea efectului de modulare a grosimii bazei. Cu majorarea modului tensiunii aplicate la colector, grosimea bazei se micşorează, probabilitatea recombinaţiei purtătorilor de sarcină scade şi curentul bazei se micşorează. Curentul bazei rămâne constant la mărirea tensiunii aplicate la bază tranzistorului. ‘ O

‘

m ‘

 ‘

‘

m


‘

‘






‘

O


‘

Fig.1.11. Conectarea joncţiunilor în cuplaj EC m‘

a)

á á‘

 á á  á‘



b)

á á  á‘



m

‘

‘

m am ‘ á á m aá ‘ á m aá ‘ m á‘

 ‘

Fig. 1.12. Caracteristicile de transfer (a) şi de reacţie inversă (b) pentru tranzistorul bipolar în cuplaj EC 20

Caracteristicile statice permit de a determina parametrii de bază ai tranzistorului bipolar şi sunt utilizate pentru calculul etajelor de amplificare în circuitele electronice cu tranzistoare.

‘‘‘‘‘‘‘‘‘
4
‘‘&‘‘&‘)‘‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘
4

‘‘‘‘,‘ ‘ Variaţiile mici ale tensiunii pe joncţiunile tranzistorului aduc la schimbări liniare în valoarea curenţilor şi tranzistorul devine cuadripol liniar activ. Cuadripol activ este numit circuitul electric format din elemente pasive (R, C, L) şi generatoare echivalente de tensiune electromotoare sau curent, ce posedă două perechi de borne (fig.1.13). Perechii de borne de intrare îi corespunde Ü . Perechii de borne de ieşire îi curentul Ü şi tensiunea

Ü . corespunde curentul Ü% şi tensiunea

% mÜ 2

mÜ1 Ü

1

mÜ1

mÜ2

Ü2

Ü1





Ü2




Fig.1.13. Reprezentarea tranzistorului ca cuadripol Sub curenţi şi tensiuni se subânţeleg dependenţe de tipul (1.2A) ƒ   & 2ƒ
 l  ; ƒ   & 2ƒ
 l ;   ƒ
 l   ƒ
 l Ü Ü ;    & . (1.2†)   & Există şase sisteme posibile de ecuaţii pentru descrierea tranzistorului bipolar ca cuadripol, care sunt prezentate în tab.1.2. 21

Tabelul 1.2 Sisteme de ecuaţii pentru descrierea tranzistorului Argumentul Funcţiile

 * %

 * %

 * %

% * 

 *

 %*  %

 * %

 * %

 * %

 * %

 %*  %

 *

Cele mai întrebuinţate în practică sunt trei sisteme de parametri şi anume: Z, Y, H Ü 
 Ü l %Ü% ; (1.2) Ü Ü Ü 8 %  %  l %%  % Ü l  Ü
Ü    % % ; (1.2m) Ü Ü Ü 8 %  %  l %%  % Ü   Ü l  Ü
 % % . (1.2w) Ü Ü Ü 8 %   %  l  %%  % Parametrii diferenţiali (Z, Y, H) sunt determinaţi din condiţiile mers în gol sau scurtcircuit după curent alternativ în dependenţă de sistemul de parametri. Rezistenţa joncţiunii emitorului polarizată direct este mică şi pentru obţinerea stării de mers în gol, la intrarea tranzistorului în circuitul bazei se conectează un rezistor cu rezistenţă înaltă. De aceea sistemul de parametri H este cel mai comod pentru măsurări. Între sistemele de parametri Z şi H există o interdependenţă. Transferul de la un sistem la altul este uşor de efectuat conform relaţiilor din tab.1.3. Valorile numerice ale parametrilor diferenţiali ai tranzistorului ca cuadripol depind de schema de conectare. De aceea parametrii diferenţiali se notează cu indici suplimentari: 
parametrii tranzistorului în cuplaj BC; 
parametrii tranzistorului în cuplaj EC;
parametrii tranzistorului în cuplaj CC. 22

Tabelul 1.3 Legătura dintre parametrii Z,Y,H

}V }

}:

}





%

 %%

 %% K  U % K 

};

:%% K: : U % K:

%

% K  K

U

%%

%



:%

:%

:%%

%%

%%

: :% :

K; ; %% ; U % ; %%

:% K: : K:

U

:

%

%%

}!

; ;% ;

:% : K: :

U

;% ; %% ; %% ; U % ; K; ;





%

 %%

%

În tab.1. . sunt prezentate relaţiile de bază pentru parametrii H la conectarea tranzistorului EC şi BC. Tabelul 1.  Parametrii H pentru diferite scheme de conectare 



;%  ;

  %  ;%  ùU ;%  ù



ù;

;

%

ù

;

; %% ;



;%  ù ;% 

%

; %% U ;% ;%  ; %%  ù ;%  

ù ;% 

; %% ù ; %%

23



Tabelul 1.  (continuare) ; ;% 



;  ;%  ;%  ùU ;%  ù

;

;  ; %%  U ;% ;%  ; %% ; %% ù ;% 

%

ù



La frecvenţe joase, când tranzistorul nu introduce defazaj între curent şi tensiune, parametrii H complexi sunt substituiţi cu valori reale

& ù <  & < % & % . (1.30) 8 & % ù < %  & < %% & % Sistemul de ecuaţii (1.30) poate fi scris sub forma: K ù < K < % K %  . (1.31) 8K % ù < % K < %% K % Pentru determinarea parametrilor şi % la ieşirea cuadripolului asigurăm regim scurtcircuit după curent alternativ ( & % ù $ sau K % ù $ ) şi, utilizând relaţia (1.30) sau (1.31), obţinem: K

; (1.32) ù < ù &  & & % ù $ K K % ù $