Эквивалентные Т-образные схемы биполярного транзистора в схеме включения с общей базой

Т-образная эквивалентная схема транзистора на низких частотах

При анализе электрических схем нелинейные элементы заменяют их математической моделью, которая максимально точно отражает работу нелинейного элемента в реальных условиях. Эквивалентная схема является графическим отображением математической модели нелинейного элемента.

В качестве эквивалентной схемы биполярного транзистора часто используют Т-образные схемы замещения. Такая Т-образная эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме включения с общей базой для области нижних частот представлена на рис. 52, на котором области биполярного транзистора заменены соответствующими резисторами, а генератор тока а/_э отражает эффект передачи тока эмиттера в коллекторную область.

На рис. 52 обозначено: г_э— сопротивление области эмиттера, определяемое из соотношения, Ом:

где ф_т = — температурный потенциал, при комнатной температуре Т= 300 К он равен ф_т = 25 мВ ; г_Б — объемное сопротивление области базы, определяемое из соотношения

Рис. 52. Т-образная эквивалентная схема биполярного транзистора на низких частотах

где р_Б — удельное электрическое сопротивление области базы, и оно определяется для транзистора р-п-^-структуры выражением: р_Бех„п„; W — толщина базы; г_к — сопротивление коллекторного перехода, которое находится из выражения

и по физическому смыслу представляет собой сопротивление перехода «коллектор — база» переменному току. Точка Б* на рис. 52 отображает внутреннюю точку базы без учета объемного сопротивления г_ъ.

Т-образная эквивалентная схема транзистора на высоких частотах

При анализе электрических схем в области высоких частот нельзя пренебрегать инерционными свойствами биполярного транзистора и емкостями переходов «коллектор — база», «эмиттер — база». Поэтому при рассмотрении биполярного транзистора в схеме включения с общей базой в области высоких частот Т-образная эквивалентная схема трансформируется к виду, представленному на рис. 53. В этом случае частотные свойства перехода «эмиттер — база» учитываются введением емкости С_э = С_эд + С_ЭБ, где С_эд — диффузионная емкость перехода «эмиттер — база», играющая основную роль при работе эмиттерно- го перехода в прямом включении; С_ЭБ — барьерная емкость перехода «эмиттер — база», которая определяет величину С_э при обратном смещении эмиттерного перехода.

На рис. 53 емкость С_к определяется барьерной емкостью перехода «коллектор — база», так как коллекторный переход имеет обратное смещение. Величина С_к определяется по формуле

и зависит от модуля напряжения U_Kb, это связано с зависимостью ширины перехода «коллектор — база» от напряжения ?/_КБ:

где /_ко — равновесная ширина электронно-дырочного перехода при и_КБ = 0; (р_Кк — контактная разность потенциалов перехода «коллектор — база»; S_K — площадь коллекторного перехода.

Рис. 53. Т-образная эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме включения с общей базой на высоких частотах

На рис. 53 введен генератор напряжения ц_Эк^кб> который отражает наличие внутренней обратной связи в транзисторе. Величина Цэк является коэффициентом обратной связи по напряжению и в соответствии с эффектом модуляции толщины базы находится из выражения

Остальные элементы рис. 53 были определены ранее.

Параметры Т-образной эквивалентной схемы биполярного транзистора в схеме включения с общей базой связаны с соответствующими Я-параметрами следующими соотношениями: