P1030359

298 M.Polowczyk. fi KJugmann - PRZYRZĄDY PÓłJRZOWODNIKOWĘ

6.20.    Zgodnie z wzorem (6.11 la) fj«g_M/2ftCg, gdzie g^Ic^T* V_T=kT/q,

T=T_a+P_l0, • R,hj._a, P_I0| = I_c Uce*50mW;T= 323K; V_T=27,8.nV; g_m= 180 mA/v. Żalem f_T = 40,9 MHz.

6.21.    Przyjmując, że złącze kolektorowe posiada liniowy rozkład domieszek, pojemność Q<U) = <^(0) • (1-U/V_jc)*^,/3, gdzie V_jc - 0,8V - jest napięciem wbudowanym złącza kolektorowego, zaś U = Ugę = Ugp - U_CE, przy czym Ube-0,6V oraz = 10V, G_c, = 0,7 pF, po przekształceniu wzoru na C^U) znajdujemy

Ca - Cci' l(^vjc-UiW^vjc-u₂)r = || pF.

6.22.    Zgodnie z wzorem (6.11 lb) t_lN «■ l/2ntj % 2,7ns.

6.23.    Ze wzoru f-j^g^-cCjr, gdzie: g_m=IcA'_T, V_T=V_TO (T/T₀), Tq= 300K,

V_TO= 25,8 mV, T = T_# + Ic^cE^th* otrzymamy:

a)    dla I_C1= 20 mA, U_m = 50 V, T_al = 50°C:

T,= 401 K, V-n = 34,5 mV, g_ml = 580 mA/V oraz C_EI = g_m,/2nf_T = l,54nF,

b)    dla In = 2 mA, Uęp? = 2V, T,^ = 75*C:

T2= 348 K, Vj7 - 30 m V, g_ra2 = 67 mA/V oraz C_m = 177,7pF.

6.24.    („„= (fp/8nr_bb-C_c)^1/2 - patrz wzór (6.121), gdzie C_C~(U_CE)'^1/3, zatem:

- w punkcie 1 f_naX]^s 910 MHz,

-^w Punkcie 2 f_max2 = f_maxi * O-te^CEl)¹* = 1,021GHz.

6.25.    Zakładając, że natężenie prądu fototranzystora nie zależy od napięcia U_CE dla

IV <    < U^pgp, I q ^s lęgo + Sp ■ Jp, gdzie Sp=AI_c/AJpe< 1 mA/k!x.

Zatem I^{Jpsl0klx)sl0mA.

6.26.    Pomijając prąd ciemny, maksymalne oświetlenie fototranzystora dla T_a=50°C wynosi:

^JFm« ^TCmax ^/SF = ^Padm(⁵⁰°^Cy^UCE^SF_ł 8^dzic:

W⁵⁰°C) = P_adm(25°C)(T_jmax.50^oC)/(T_jmax-25^oC)= 83,3mW. Zatem Jf»«^Wx.

6.27.    Przy bardzo małym napięciu jU_DS |«j U_GS - Up | tranzystor pracuje w liniowym obszarze nienasycenia, w którym prąd drenu można opisać wzorem

I_G = BU_DS(U_GS-Up) - patrz wzór (6.148a), zaś rezystancja kanału może być regulowana napięciem U_GS, ponieważ r_DS = U_DS/I_D = 1/B(U_GS-U_P).

6.28.    a) Przy napięciu U_Gs⁼2V tranzystor nic przewodzi, gdyż U-p=2V.

b) Przy U_Gg*10V tranzystor przewodzi. Zakładając przy tym, że tranzystor znajduje się w stanie zaciśnięcia kanału, otrzymamy prąd drenu I_D=0,5B(U_GS-U'j>)²=6,4 mA, patrz wzór (6.186). Jest to wartość większa od wydajności prądowej źródła E z rezystancją wewnętrzną R; E/R = 5 mA < 6,4 mA. Oznacza to, że tranzystor pracuje w zakresie omowym, tzn. równania: 1)    = BUpgfUos-U^-Upg/Z),

2) Iq s (E-U_ds)/R dają poszukiwaną wartość I_G.

Rozwiązanie graficzne tego układu równań zilustrowano na rys. 18.

Rozwiązanie analityczne układu równań 1) i 2) daje równanie kwadratowe I_D² + I_d/2 -15 = 0; gdzie I_D w mA,

którego akceptowalnym rozwiązaniem jest I_D=-0,25+0,5(60,25)^m=3,63 mA.

6.29.    Tranzystor pracuje w zakresie bardzo małych częstotliwości (f = 50 Hz ), a więc możemy pominąć pojemności międzyclcktrodowc. W takim przypadku jedynym elementem małosygnałowego schematu zastępczego tranzystora jest transkonduktancja g_n; _g„=SI_D/aU_os=B(U_orUpH2BI_D)^ln=2I_D/(U₀!rUp)=3nLVV.

6.30.    Z parametrów granicznych dla T_a=25°C obliczamy rezystancję termiczną: R,hi-.=(T_im„-T.)/P,₀,_m„=34r^>C/W.

Zakładając, że rezystancja termiczna nic zależy od temperatury otoczenia, otrzymamy:

Padm(50°Q⁼Padm(25^oQ(Tjm«x*50^OQ/(Tj_milx-25^OC)=288mW.

21atem poszukiwany maksymalny dopuszczalny prąd drenu ma wartość ^IDmax^=P adm(50°c/^UDS⁼²⁸*^8,nA-

6.31.    Korzystając z równania Id^DSsO^GS^P/¹P*^ln wzór (6.153), zapisanego dla punktów Odi^DSI^GSI⁶^) ' (^D2»^DS2^,^GS2⁼®) charakterystyki napięciowo-prądowej, otrzymamy:

^Dl^D2⁼(* ⁺^DSiX^⁺^DSz)» ^SM X=I/95V'^ł oraz I_DSS= 9^mA. Zatem dla ^UDS= 20V, U_GS= -2V i U_P=-5V otrzymamy lD=4.ł4mA.

6.32.    Ponieważ. I_G=0, więc U_GS=U_DS. Zatem zachodzi nierówność Up_S > U^Up dla Up > 0 i tranzystor pracuje w obszarze zaciśnięcia kanału. Podstawiając zależność Ugs=E-1₀R, do równania Ip * 0,5B (Ujjj-Uy) , otrzymamy: I_Gl* 2,25mA,

Iq2⁼ 4mA, a z wzoru U_GS= E-Ip R₍: U_GSj= 4V, U_GS2= 0,5V.

Warunek U_GS > U-p zachodzi tylko dla U_GS1, więc I_D= l_Dł« 2,25 mA.

6.33.    Załóżmy, że tranzystor pracuje w obszarze nasycenia, a kanał jest typu *n\ tza. powinna zachodzić nierówność U_DS > U_GS-U_P oraz powinien być spełniony warunek U_GS > Up. Pr/y tym założeniu wyznaczamy B oraz Up z równania Ijj= 0,5B (U_GS-Up)², otrzymując dla tranzystora A: 1) 2mA* B (2.5V-Up)“, 2)

20 mA* B (5V-U-j}². Stąd U_P* 1,34V, B* 1,49 mA/\r, które spełniają powyższe nierówności i tranzystor A jest rzeczywiście z kanałem typu V, normalnie wyłączony, gdyż przy U_GS < Up * 1,34 V prąd !p * 0.

Podobnie dla tranzystora B otrzymamy wartości: Up*-2,16 V, B * 1,5 n\A/v . Tranzystor B jest więc z kanałem typu "n", normalnie włączony, bo Up < 0 i przy U_GS *0 mamy lp >0.

6.34.    Zakładając, że tranzystor przy Up_S ■ 10 V znajduje się w obszarze nasycenia, mamy: Ip ■ 0.5B (U_GS-Up)² ■ lp_ss (MJ_GS/Up) , natomiast

8k0 * ⁽^d / óUpjj * *BUp. Mamy więc równania: