Транзисторы КТ301Ж и КП103Ж

∙10 , где I_э=I_к0+I_б0=1,56 мА– значение тока эмиттера.

2. 1. 5 Расчет величин  элементов эквивалентной схемы

Физическая малосигнальная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто) представлена на рисунке 8.

 

 

Рисунок 8 Физическая малосигнальная эквивалентная схема

 биполярного транзистора  (схема Джиаколетто)

 

Параметры из справочника

 

Емкость коллекторного перехода С_к не более 10 ∙10^-12  Ф.

Емкость эмиттерного перехода С_э не более 80 ∙ 10^-12 Ф.

Постоянная времени τ_н не более 10 ∙ 10^-9 с.

Модуль коэффициента передачи тока |h₂₁э| не менее 1.5, при = 20 МГц.

Расчетные параметры

Сопротивление эмиттерного перехода эмиттерному току:

= 16 Ом.

     Сопротивление эмиттерного перехода базовому току:

= 43,2 Ом.

Крутизна  характеристики транзистора:

= 0,247 мА/В.  

Выходное сопротивление транзистора (сопротивление внешней утечки между коллектором и эмиттером):

= 10,5 ∙ 10³ Ом.

 

Сопротивление коллекторного перехода:

 

= 112,2 10³ Ом.

 

Объемное сопротивление базы:

 

= 1000 Ом.

2.1.6 Определение граничных  и предельных частот транзистора

 

Предельная частота передачи тока:

= 45,45 ∙ 10⁶ Гц.

 

Граничная частота передачи тока:

= 54 ∙ 10⁶ Гц.

Максимальная частота генерации транзистора:

= 4,6 ∙ 10⁵ Гц.

Предельная частота транзистора  по крутизне:

= 1,6 ∙ 10⁵ Гц.

2.1.7 Определение частотных  зависимостей Y-параметров

 

Для начала рассчитаем значения частот:

 

w_h21Э = 2p¦ _h21Э = 285,4 Мрад/с,

w_S = 2p¦_S  = 1,005 Мрад/с.

Проводимость прямой передачи (крутизна проходной характеристики), которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора:

 См.

 

Данные расчетов сведены в таблицу1.

 

Таблица 1

ɷ, Мрад/с	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600	650	700
│Y21(ɷ) │ мкСм	174,7	137	110,5	91,7	78,1	67,9	59,9	53,6	48,4	44,2	40,6	37,6	34,9

 

Построим график зависимости |Y₂₁(ω)| (рисунок 9). 

 

 

Рисунок 9 График зависимости |Y₂₁(ω)|

 

Входная проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора:

Данные расчетов сведены в таблицу2.

Таблица 2

|Y11(ω)|, мкСм	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600	650	700	750
ω, Мрад/с	859,3	564,7	428,4	354,3	309,7	280,7	260,8	246,6	236,1	228,1	221,9	216,9	212,9

 

Построим график зависимости |Y₁₁(ω)| (рисунок 10). 

 

Рисунок 10 График зависимости |Y₁₁(ω)|

2.2 Полевой транзистор  КП103Ж

2. 2. 1 Особенности транзистора КТ301Ж

 

Транзистор кремневый диффузионно-планарный  полевой с затвором на основе р-n перехода и каналом р – типа. Предназначен для применения во входных каскадах усилителей НЧ и постоянного тока с высоким входным сопротивлением, а также во входных каскадах дифференциальных усилителей НЧ с высоким входным сопротивлением.

Выпускается в металлостеклянном  корпусе с гибкими выводами, а  также в пластмассовом корпусе. Размеры и цоколевка транзистора представлены на рисунке 11. Масса транзистора не более 1,0 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              Рисунок 11 Размеры и цоколевка транзистора

 

Электрические параметры

 

Коэффициент шума Uси = 5 В, Uзи = 0, f= 1000 Гц;  Rг =1 МОм; Rс 2 к Ом - не более 3 дБ.

Крутизна характеристики при  Uси=10В, Uзи=0, при Т=298К  - 0,5-2,8 мА/В.

Начальный ток стока при  Uси=10 В, Uзи=0  - 0,35-0,38 мА.

Напряжение отсечки при Uси=10В, Iс=10мкА  - 0,5-2,2 В.

Ток утечки затвора не более при Т=298К и Т=218К 20 мкА, при Т=358 К  -                  2 мкА.

Входная емкость при Uси=10 В, Uзи=0  - не более 20 пФ.

Активная составляющая входной  проводимости при Uси=10 В, Uзи=0 – не более 10 мкСм.

Емкость между затвором и истоком  – входная емкость С_зи = С_11и = 20 пФ.

Емкость между стоком и истоком  – выходная емкость С_си = С_22и = 28 пФ.

Емкость между затвором и стоком – проходная емкость С_зс = С_12и = 8 пФ.

 

 

   

Предельные эксплуатационные данные

 

Напряжение сток-исток 10 В.

Сумма напряжений  затвор-исток и сток-исток 15 В.

Постоянная рассеиваемая мощность 12мВт.

Температура окружающей среды -218 К  – 358К.

2. 2. 2 Исходные данные  для расчета

 

Тип транзистора – КП103Ж. Схема  включения – схема с общим  истоком. Величина напряжения питания  Е_П=20В. Сопротивление нагрузки R_Н  = 3 кОм. Статические характеристики транзистора представлены на рисунке 12.

                       а                                                       б

Рисунок 12 Статические характеристики транзистора: а) входные, б) (стоковые) выходные

2. 2. 3 Построение нагрузочной  прямой. Выбор точки покоя 

 

Порядок построения нагрузочной прямой и выбора точки покоя аналогичен описанному в пункте 2.1.3. Графическое определение точки покоя представлено на рисунке 13.

 
Рисунок13 Графическое определение точки покоя

 

Таким образом параметры точки  покоя сводятся к следующему:

 

Uзи₀=1 В, Iс₀=2,76 мА, Uси₀=-12 В.

2. 2. 4 Определение малосигнальных  параметров

 

Крутизна характеристики

= 1,8 мА/В, где ΔUзи=1,75-1=0,75В – разность напряжений затвор-исток, ΔIС=2,35-1=1,35 мА – разность токов базы.

 

Внутреннее сопротивление

=  5,9 кОм, где ΔUси=20-12=В – разность напряжений сток-исток.

Статический коэффициент усиления

  =10,67

 

 

 

2. 2. 5 Расчет величин  элементов эквивалентной схемы

Эквивалентная схема полевого транзистора представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 Эквивалентная схема полевого транзистора

 

Параметры из справочника

Емкость между затвором и истоком – входная емкость С_зи = С_11и = 20 пФ.

Емкость между стоком и истоком  – выходная емкость С_си = С_22и = 28 пФ.

Емкость между затвором и стоком – проходная емкость С_зс = С_12и = 8 пФ.

Активная составляющая выходной проводимости g_22и = 10 мкСм.

 

Расчетные параметры

Крутизна характеристики

 

S = 1,8 мА/В.

 

Внутреннее сопротивление

 

R_i = 1/g_22И= 100 кОм, где g_22И=10 мкСм – активная составляющая выходной проводимости.

 

Сопротивление канала в рабочей точке

 

r_К = U_СИ0/I_С0 = 4,35 кОм.

 

Среднее сопротивление канала полевого транзистора

 

R_КАН = r_К/4 = 1,09 кОм.

2. 2. 6 Определение граничной  и предельной частот

 

Предельная частота  проводимости прямой передачи

 

¦_S = 1/(2p × R_КАН × С_ЗИ)=73 МГц, где С_ЗИ. – емкость между затвором и истоком – входная емкость.

 

Граничная частота усиления полевого транзистора

 

¦_ГР = S/(2p×С_СИ) =10 МГц, где С_СИ= С_ЗИ+ С_ЗС – емкость между стоком и истоком – выходная емкость.

2.2.7 Определение частотных  зависимостей Y-параметров

 

w_S = 2p¦_S = 458 МГц.

 

Рассчитаем входную проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора:

 

 

Данные расчетов сведены в таблицу 3.

 

Таблица 3

ω, Мрад/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y11(ω), мСм	5,3	7,5	9,2	10,6	11,8	13	14	15	16	16,7

 

 

Построим график зависимости Y₁₁(ω) (рисунок 15). 

 

Рисунок 15 График зависимости Y₁₁(ω)

 

Рассчитаем проводимость обратной передачи, которую определяют при  короткозамкнутом для переменной составляющей входе транзистора:

 

Данные расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица 4

ω, Мрад/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y12(ω), мСм	2,8	4	4,9	5,7	6,3	6,9	7,5	8	8,5	8,9

 

Построим график зависимости Y₁₂(ω) (рисунок 16). 

 

Рисунок 16 График зависимости Y₁₂(ω)

Рассчитаем проводимость прямой передачи, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора:

 

 

 Данные расчетов сведены  в таблицу 5.

 

Таблица 5

ω, Мрад/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y21(ω), мСм	-2,8	-4	-5	-5,7	-6,3	-6,9	-7,5	-8	-8,5	-8,9

 

Построим график зависимости Y21(ω) (рисунок 17).

Рисунок 17  График зависимости Y₂₁(ω)

 

Рассчитаем выходную проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей входе  транзистора:

Данные расчетов сведены в таблицу 6.