Caracteristica pantei de transfer

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 9 august 2019; verificările necesită 2 modificări .

Panta caracteristicii de transfer (numită și conductivitate directă, conductivitate de transfer , transconductivitate ) a unui dispozitiv electronic activ  - un tranzistor bipolar , un tranzistor cu efect de câmp , o lampă cu electroni sau un ansamblu de circuit complex - o valoare care caracterizează acțiunea controlului electrod (baza, poarta, grila de control ) pe curentul controlat de aparat .

Abruptul   este un parametru diferențial egal numeric cu raportul dintre modificarea curentului de ieșire și modificarea tensiunii de control care a provocat-o :

În cazul general, abruptul dispozitivelor și dispozitivelor reale depinde de mărimea curentului de ieșire (și, în consecință, de tensiunea de control). De regulă, panta este indicată la un punct de funcționare dat, la o tensiune fixă ​​pe electrozi - în condițiile în care dispozitivul funcționează în modul unei surse de curent controlat.

Dimensiunea pantei (o unitate de curent pe unitatea de tensiune) coincide cu dimensiunea conductibilității electrice , în SI  - Siemens, abrevierea Cm [1] .

O sursă de curent controlată de tensiune ideală

Abruptul (conductivitatea de transfer)  este singura caracteristică a unei surse ideale de curent controlat de tensiune (ITUN) și nu depinde de mărimea curentului. Curentul de ieșire al ITUN este legat de tensiunea de intrare prin relația:

[1] .

Impedanțele de intrare și de ieșire ale IIT sunt egale cu infinit, ceea ce înseamnă că pentru orice tensiune de intrare, curentul de intrare este zero și curentul de ieșire este independent de tensiunea de ieșire.

Un ITUN ideal este fizic irealizabil, cel mai apropiat echivalent real al unui ITUN ideal este un amplificator de curent operațional controlat de tensiune , sau un amplificator operațional de transconductanță [2]  - o sursă liniară de curent bipolar (atât la intrare, cât și la ieșire), controlată printr-o tensiune diferenţială. Un dispozitiv tipic de acest tip transferă un curent de -10 ... +10 mA la sarcină atunci când tensiunea de intrare se modifică în intervalul -100 ... +100 μV, ceea ce corespunde unei pante constante de 100 S [3] .

Tranzistoare bipolare

Abruptul unui tranzistor bipolar caracterizează modificări ale curentului colectorului atunci când tensiunea bază-emițător se modifică în vecinătatea punctului de funcționare selectat [4] . Datorită naturii exponențiale a dependenței de panta tranzistorului bipolar este direct proporțională cu :

, unde  este potențialul de temperatură, care este direct proporțional cu temperatura absolută și la 25 °C este de aproximativ 26 mV [4] [5] .

Deci, pentru un curent de colector de 1 mA, panta unui tranzistor de siliciu este de aproximativ 40 mSm, pentru un curent de 1 A, aproximativ 40 Sm și așa mai departe. Proporționalitatea directă dintre transconductanță și curent este o proprietate unică a tranzistorului bipolar care nu este văzută în alte tipuri de dispozitive electronice.

Tranzistoare cu efect de câmp de putere redusă

Curentul de drenaj limitator al unui tranzistor cu efect de câmp (curent de saturație) este proporțional nu cu exponentul, ci cu pătratul tensiunii efective de control (diferența dintre tensiunea poartă-sursă și tensiunea de prag) [6] . Prin urmare, transconductanța tranzistorului este proporțională cu tensiunea efectivă de control:

[7] , unde  este un anumit coeficient, are dimensiunea A/B 2 .

Panta reală a tranzistoarelor discrete de putere mică este măsurată în unități sau zeci de mS. Valoarea independentă de alegerea punctului de funcționare  - panta specifică a tranzistorului cu efect de câmp - este determinată de dimensiunile geometrice ale canalului, capacitatea specifică a porții și mobilitatea purtătorilor de sarcină în canal [8] . Acesta din urmă, la rândul său, scade odată cu creșterea temperaturii cristalului. Coeficientul de pantă relativă  - panta specifică a unui tranzistor condiționat, a cărui lățime și lungime a porții sunt egale - este de aproximativ 20 ... 60 μA / V 2 pentru tranzistoarele cu canale n discrete și 100 ... 120 μA / V 2 pentru tranzistoare cu canale n integrate de joasă tensiune. Coeficientul de pantă relativă al dispozitivelor cu canal p este de aproximativ 2...3 ori mai mic datorită mobilității mai scăzute a purtătorilor de sarcină în canal [9] .

Tranzistoare puternice cu efect de câmp

La tranzistoarele cu efect de câmp de mare putere, modelul pătratic al dependenței curentului de tensiunea de comandă este valabil numai în regiunea curenților mici. În regiunea curenților mari, această dependență capătă un caracter apropiat de liniar, cu o abruptă aproximativ constantă a caracteristicii [10] . Valorile sale de pașaport sunt de obicei indicate în specificațiile pentru un curent de scurgere egal cu jumătate din maximul admis. Pentru tranzistoarele de înaltă tensiune (1 kV și mai mare), panta nu depășește 1 Sm; pentru tranzistoarele proiectate pentru tensiuni mai mici, panta se măsoară în unități sau zeci.Vezi Tranzistoarele de joasă tensiune dezvoltate în secolul XXI, concepute să funcționeze la curenți de drenaj de sute de A, au o pantă de câteva sute de cm în modul nominal; panta dinamică, măsurată cu impulsuri scurte de curent, poate depăși o mie de Sm [11] .

Triode cu vid

Abruptul calculat al triodei de vid caracterizează acțiunea de control a rețelei asupra curentului anodic [13] ; la lămpile cu mai multe grile, abruptul, în mod implicit, caracterizează acțiunea primei grile de control . În prima aproximare, abruptul este descris printr-o formulă complexă, conform căreia abruptul

• crește cu lungimea ansamblului catod-grilă [14] ;
• crește odată cu scăderea distanței dintre grilă și catod [14] ;
• în zona tensiunilor de control negative, panta crește lent pe măsură ce potențialul rețelei crește, atingând un maxim în vecinătatea tensiunii rețelei zero față de catod. În regiunea tensiunilor de control pozitive, abruptul scade treptat datorită scurgerii unei părți din curentul electronilor emiși de la catod către rețea [15] ;
• în plus, abruptul crește neliniar odată cu creșterea incandescenței (temperatura catodului) [15] .

Pe măsură ce lampa îmbătrânește (emisivitatea catodului scade), abruptul acesteia scade lent și ireversibil, cu o creștere proporțională a rezistenței interne; câștigul de tensiune rămâne practic neschimbat [16] . În toate modurile, trei parametri - panta , rezistența de ieșire și limitarea câștigului de tensiune sunt legați de relația:

,

cunoscută sub numele de ecuația parametrilor triodei [17] (în sursele străine se numește „ formula van der Bijl ”).

Valoarea tipică a abruptului lămpilor de recepție-amplificare de putere redusă în modurile nominale este de aproximativ 5 ... 10 mSm, limita este de aproximativ 50 ... 100 mSm [14] . Caracteristicile lămpilor puternice de recepție-amplificare se încadrează aproximativ în același cadru ( 6V6  - 4 mSm, EL84  - 11 mSm, 6S33S -  40 mSm). Creșterea în continuare a abruptului unei singure lămpi este tehnologic imposibilă, dar abruptitatea cascadei poate fi mărită prin aplicarea conexiunii paralele a triodelor, deoarece în acest caz curenții anodici se adaugă cu aceeași modificare a tensiunii rețelei [14] .

Note

1. ↑ 1 2 Ulahovici, 2009 , p. 45.
2. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 544.
3. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 545.
4. ↑ 1 2 Tietze și Schenk 2007 , p. 61.
5. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 104.
6. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 202.
7. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 203.
8. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 204.
9. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 205.
10. ↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 226.
11. ↑ IRFB3004 Data Sheet, 2009 . Infinition. Preluat la 27 martie 2019. Arhivat din original la 11 noiembrie 2020. (nedefinit)
12. ↑ Blencowe, 2016 , p. 128.
13. ↑ Batushev, 1969 , p. 81.
14. ↑ 1 2 3 4 Batushev, 1969 , p. 82.
15. ↑ 1 2 Batushev, 1969 , p. 83.
16. ↑ Blencowe, 2016 , pp. 117-118.
17. ↑ Batushev, 1969 , p. 86-87.

Literatură

• Batushev, V. A. Dispozitive electronice. - M . : Şcoala superioară, 1969. - 608 p.
• Ulakhovich, D. A. Fundamentele teoriei circuitelor electrice liniare. - BHV-Petersburg, 2009. - 816 p. — ISBN 9785977500838 .
• Titze U., Shenk K. Circuite semiconductoare. Volumul I. - Ed. a XII-a - M . : DMK-Press, 2007. - 832 p. — ISBN 5940741487 .
• Blencowe, M. Proiectarea preamplificatoarelor cu supape de înaltă fidelitate. — Lulu, 2016. — ISBN 9780956154538 .