Коэффициент усиления по току составного биполярного транзистора с дополнительной симметрией Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 621.38

DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-4-328-330

КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ СОСТАВНОГО БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ

Б. И. Григорьев

Университет ИТМО, 197101, Санкт-Петербург, Россия E-mail: a.a.rassadina@gmailcom

На примере транзисторных модулей из приборов с разными типами проводимости (составные транзисторы с дополнительной симметрией) подтверждена универсальность существующей модели расчета зависимости коэффициента усиления по току от значения тока коллектора.

Ключевые слова: составной биполярный транзистор, транзисторный модуль, коэффициент усиления по току, ток коллектора, входной транзистор, выходной транзистор

Составные транзисторы с дополнительной симметрией (СТДС) — разновидности комплементарных пар — строятся по схемам, приведенным на рис. 1 [1, 2], где Т1 — входные транзисторы, а Т2 — выходные. В приведенных вариантах СТДС ток коллектора входного транзистора /к1= /б1 Pi; ток базы /б2= !к1 и ток коллектора выходного транзистора Ik2= /б2 P2; ток коллектора СТДС Ik = /э2 = !к1+ Ik2 = I61Pi(l + P2) , Pi и p2 — коэффициенты усиления по току транзисторов Т1 и Т2 соответственно. При этом Ik2 / Ik1 = p2 » 1, следовательно, СТДС работает в условиях, при которых в базе Т2 реализуется высокий, а в базе Т1 — низкий уровень инжекции, и для расчета электрических параметров этих транзисторных модулей целесообразно использовать модель, предложенную в работе [3]. Из приведенных выражений следует, что коэффициент усиления по току СТДС

P=P1(1+P2). (1)

Как показано в работе [3], передаточная характеристика входного транзистора описывается выражением

Ik1 = z I61{[( Тб1- m)2 + 2z r Inf2 - ( I«- m)}-1, (2)

а выходного уравнением

Ik2 = 2(у/б2 - /н2){1+[1+4/н2/к02-2(у/62 - W^1, (3)

где z = 2(Тбтт/Тбтах1)^1, m=(9б1 +^бтт)Тбтах1-1^1, r = k + (0б1/Тбтах1) и y = 2Й(Й+1)-1(Тбшах2/0б2); Тбш1п, Тбтах1, 1н1, 0б1, k и Тбтах2, 1н2, 0б2 — общепринятые параметры транзисторов [3], b = 2,7; 1ко2 - значение тока коллектора, соответствующее максимальному значению коэффициента усиления по току Po на зависимости P от 1к выходного транзистора [4].

Согласно модели работы [3], расчет зависимости P от 1к СТДС выполняется в следующей последовательности:

Коэффициент усиления по току составного биполярного транзистора

329

1) задаем первое (начальное) значение тока /б1, по выражению (2) определяем соответствующее ему значение тока коллектора входного транзистора Т1, после чего находим значения

ßl = /к1 / /б1 и /б2 = /к1;

2) по выражению (3) определяем значение тока коллектора /к2 выходного транзистора, после чего — ß2 = /к2//б2;

3) определяем значение тока коллектора СТДС /к = /к1 + /к2 и по формуле (1) — значение ß, соответствующее заданному значению тока базы /б1;

4) задаем второе значение тока /б1 и согласно шагам 1—3 находим соответствующее уже этому току базы значение ß и т.д., в результате получаем искомую зависимость ß(/E) при работе СТДС в режимах усиления.

Объектами исследований служили СТДС, представляющий собой комбинацию входного р—n—р-транзистора 2T842A и выходного n—p—n-биполярного транзистора 2T841 (рис. 1, а), а также комплементарная пара КТ 828 (T1)—2T842A (T2), показанная на рис. 1, б. Расчет зависимостей ß(/E) в этих составных транзисторах проводился по уравнениям (1)—(3) в представленной выше последовательности. Параметры, принятые при расчетах, определены по методам, рассмотренным в работах [3, 4]. Измерения проведены импульсным методом на низкой частоте при икэ = 5 В.

а)

б)

/б2 /к1 ^ /к /э2

' T2

/б2= /к 1 ^ /к= /э2

T2

T1

J

T1 1

/

Рис. 1

При расчетах зависимости Р(/к) составного транзистора 2Т842А (Т1)—2Т841 (Т2) приняты следующие параметры входного и выходного транзисторов: Т1 — тбтах1=6 мкс, тбтщ =2,45 мкс, /н1=0,85 А, 9б1=0,2 мкс и к=0; Т2 - тбтах2=10,5 мкс, 9б2=0,043 мкс, /н2=4,75 А, /к02=1 А. Зависимости коэффициента усиления по току от тока коллектора этого СТДС приведены на рис. 2, а. Видно, что расчетная (сплошная кривая) и экспериментальная (точки) зависимости удовлетворительно согласуются во всем рабочем диапазоне изменения тока коллектора не только качественно, но и количественно с погрешностью не выше 20 %. На рис. 2, б приведены зависимости коэффициентов усиления по току от тока коллектора входного и выходного транзисторов, достаточно полно объясняющие зависимость Р(/к) этого СТДС.

а)

ß

560 490 420 350 280 210

б)

ß

32 24 16 8

0 2

2 4 6 8 10 12 /к, А

Рис. 2

0

330

Б. И. Григорьев

Отметим, что в составных транзисторах с дополнительной симметрией КТ 828 (Т1) — 2Т842А (Т2) использовались те же транзисторы, что и в комплементарной паре работы [3], потому зависимости р1 и р2 от /к оказались такими же, как и на рис. 3, б этой работы, а зависимость Р(Тк) проходит чуть ниже, чем на рис. 3, а.

Проанализировав результаты проведенных исследований, можно утверждать, что модель расчета зависимости Р(/к), предложенная в [3], пригодна для любого транзисторного модуля на основе пары биполярных транзисторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника. М.: Горячая линия— Телеком, 2002. 768 с.

2. Ногин В. Н. Аналоговые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1992. 300 с.

3. Григорьев Б. И. Стационарные режимы усиления биполярных транзисторных модулей // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 4. С. 294—299.

4. Григорьев Б. И. Стационарные режимы усиления биполярных транзисторов // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 5. С. 372—379.

Ссылка для цитирования: Григорьев Б. И. Коэффициент усиления по току составного биполярного транзистора с дополнительной симметрией // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 4. С. 328—330.

CURRENT GAIN FOR A COMPOSITE BIPOLAR TRANSISTOR WITH ADDITIONAL SYMMETRY

B. I. Grigor'ev

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia E-mail: [email protected]

Using transistor modules from devices with different types of conductivity (composite-based transistors with additional symmetry) as the examples, general applicability of the existing model for calculation of the ratio of the current gain to collector current is confirmed.

Keywords: composite bipolar transistor, transistor module, current gain, collector current, input transistor, output transistor

Data on author

Boris I. Grigor'ev — PhD, Associate Professor, ITMO University, Department of Sensing Equipment; E-mail: [email protected]

For citation: Grigor'ev B. I. Current gain for a composite bipolar transistor with additional symmetry // Izv. vuzov. Priborostroenie. 2016. Vol. 59, N 4. P. 328—330 (in Russian).

DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-4-328-330

Сведения об авторе

Борис Иванович Григорьев — канд. техн. наук, доцент; Университет ИТМО, кафедра сенсорики;

Б-таП: а.а.га88а&па@^аЛ.сот

Рекомендована кафедрой сенсорики

Поступила в редакцию 11.12.15 г.