Elektronika W Zad cz 2
7

w CiązyMki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Ct*U 3 Analiza maloiygnalowa układów półprzewodnikowych

614-585 V .JS_mV_ _{= XA5m]} 0,02 mA

^llz ^—

(3.2.1)

AU.

Al.

i/_C£(P)=«v    1^0

Jest to wartość średnia dla zmian położenia punktu pracy symetrycznych względem spoczynkowego punktu pracy P. Z danych liczbowych wynika, że dla zmiany od P w stronę większych prądów bazy, oraz w kierunku przeciwnym uzyskujemy nieco różniące się od siebie wartości, co świadczy o tym że charakterystyka wejściowa tranzystora Ib = KU be) dla stałego napięcia Uce= 8V nie może być uważana w rozpatrywanym zakresie za dokładnie liniową (nawet mimo przyjęcia mniejszych niż w zadaniu 3.1 wartości przyrostów prądu bazy). Ilustracja graficzna uzyskanego wyniku z zachowaniem skali rysunku nie byłaby możliwa, dlatego poprzestaniemy na odwołaniu się do ideowego przedstawienia we Wprowadzeniu (na rysunku W3.6, w III-ej ćwiartce wykresu). Wartość liczbowa parametru hu, (czyli rezystancja wejściowa tranzystora w połączeniu WE dla małych amplitud składowej zmiennej) odpowiada nachyleniu fragmentu charakterystyki wejściowej zdjętej dla stałego napięcia Uce = 8 V w okolicy punktu pracy P, czyli dla małych przyrostów prądu bazy wokół wartości Ib(P) = 150 pA.

Parametr hu jest tym z czterech parametrów h. który najsilniej zależy od położenia punktu pracy tranzystora. Jego wartość liczbowa szybko maleje ze wzrostem przyjętej wartości prądu bazy w punkcie pracy, tzn. Ib(P).

Zgodnie z definicją W3.Il (patrz Wprowadzenie) wartość liczbową parametru hu, (czyli napięciowego współczynnika oddziaływania zwrotnego) obliczamy jako iloraz odpowiadających sobie przyrostów napięć Uce i U be zmierzonych przy zachowaniu niezmiennej wartości prądu bazy w punkcie pracy (czyli równego 150 pA):

AU BE AU _CE

599-601 mV 10-6 V

-2 mV 4 V

0,5 10'³-V

(3.2.2)

Także w tym przypadku przyrosty są zbyt małe, aby mogły być dobrze zilustrowane z zachowaniem skali, dlatego odwołamy się tylko do ideowego przedstawienia we Wprowadzeniu (na rysunku W3.6, w łV-ej ćwiartce wykresu). Wartość liczbowa parametru hu, (czyli współczynnik oddziaływania zwrotnego tranzystora w połączeniu WE dla małych amplitud składowych zmiennych) odpowiada nachyleniu fragmentu charakterystyki oddziaływania zwrotnego zdjętej dla stałego prądu bazy Ib = 150 pA, w okolicy punktu pracy P czyli dla małych przyrostów napięcia wyjściowego wokół wartości Uce = 8 V.

Uzyskana wartość /i/₂, = -0,5 • 10'³ oznacza, że przyrostowi napięcia wyjściowego Uce o 1 V w badanym tranzystorze w wyniku oddziaływania zwrotnego (przy nie zmienionym prądzie bazy Ib) odpowiada zmniejszenie się napięcia U be o 0,5 mV. W tym przykładzie oddziaływanie zwrotne jest słabe, a w rzeczywistych tranzystorach może być nawet jeszcze słabsze. Dlatego w niektórych zadaniach będziemy dla uproszczenia zakładać hu = 0, czyli przyjmować że oddziaływanie zwrotne nie występuje. Takie założenie w większości przypadków znacznie upraszcza analizę, a prawie nie wpływa na uzyskiwane wyniki.

powered by

w C.ążyrtski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3: Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

Mi sio!

Zadanie 3.3

Rys. 3.3.1 llldad pomiarowy do zdejmowania charakterystyk w yjściowych i przejściowych dla tranzystora EMOS z kanałem typu n w konfiguracji WS

W układzie pomiarowym jak na rysunku 3.3.1 do zdejmowania charakterystyk statycznych tranzystora polowego EMOS z kanałem typu n, regulowane napięcie wejściowe Ucs nastawiano jak w poprzednich zadaniach za pomocą dokładnego regulowanego źródła prądowego (SPM).

Tranzystor połowy jest jednak elementem sterowanym napięciem, a prąd bramki jest pomijalnie mały. Aby zastosować do jego sterowania źródło prądowe należało włączyć do obwodu dokładny rezystor 1 kĄ którego zadaniem jest przetworzenie nastawionej wartości prądu na napięcie sterujące tranzystor wg zależności x (mA) • 1 Id) = x (V).

Napięcie zasilające obwód drenu było nastawiane za pomocą regulowanego źródła napięciowego (SEM). Napięcie Uds i prąd drenu Ip mierzono w układzie poprawnie mierzonego napięcia, przy czym jednak prąd l_v pobierany przez woltomierz był znikomy (rezystancja wewnętrzna woltomierza Rv wynosiła 10 MĄ co przy 10 V daje prąd I_v= 1 pA), a więc mierzony prąd może być uważany za prąd drenu tranzystora.

Na podstawie podanego fragmentu tabeli wyników pomiarowych należy wyznaczyć wartości parametrów admitancyjnych tranzystora y dla punktu pracy P określonego przez napięcia Ucs = 5 V i Uds = 8 V.

£/t«[V]	Ucs= ... V | Ucs = 4,5 V | UGS = 5,0 V | Ur,s = 5,5 V | Uc.s= ... V
	ID [mA]
2		1,20	2,00	3,15
4		1,22	2,03	3,18
6		1,24	(PI) 2,06	3,22
8		(P4) 1,26	(P) 2,09	(P3) 3,26
10		1,28	(P2) 2.12	3,30
12		1,30	2,15	3,34
				...

Rozwiązanie

Dysponujemy danymi, pozwalającymi na wykreślenie fragmentów charakterystyk przejściowych i wyjściowych tranzystora. Zgodnie z definicją W3.37 (patrz Wprowadzenie) wartość parametru y_2/ = g_m (tzn. konduktancję przejściową, lub inaczej transkonduktancję) obliczamy jako iloraz odpowiadających sobie przyrostów prądu drenu i napięcia U_GS (wyznaczonych przy niezmiennym napięciu U_Ds< równym wartości w punkcie pracy):

y 21 =

^y ‘-o ^v

Ilustrację graficzną uzyskanego wyniku pokazano na rysunku 3.3.2. Wartość liczbowa parametru y_2/ = g_m odpowiada nachyleniu fragmentu charakterystyki przejściowej

-35-