Siirtoominaisuuden kaltevuus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 9. elokuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Aktiivisen elektronisen laitteen - bipolaaritransistorin , kenttätransistorin , elektronilampun tai monimutkaisen piirikokoonpanon - siirtokäyrän (kutsutaan myös suoraksi johtavuudeksi , siirtojohtavuudeksi , transjohtavuudeksi ) kaltevuus - arvo, joka kuvaa säätimen toimintaa elektrodi (jalusta, portti, ohjausristikko ) laitteen ohjaamalle virralle .

Jyrkkyys on differentiaalinen parametri, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin lähtövirran muutoksen suhde sen aiheuttaneeseen ohjausjännitteen muutokseen : $S$ $I_{o}$ $U_{{i}}$

S={\frac {\partial I_{o}}{\partial U_{i}}}.

Yleisesti ottaen todellisten laitteiden ja laitteiden jyrkkyys riippuu lähtövirran suuruudesta (ja vastaavasti ohjausjännitteestä). Pääsääntöisesti kaltevuus ilmoitetaan tietyssä toimintapisteessä, elektrodien kiinteällä jännitteellä - olosuhteissa, joissa laite toimii ohjatun virtalähteen tilassa.

Kulmakertoimen mitta (virran yksikkö jänniteyksikköä kohti) on sama kuin sähkönjohtavuuden mitta , SI - Siemens, lyhenne Cm [1] .

Ihanteellinen jänniteohjattu virtalähde

Jyrkkyys (siirtojohtavuus) on ideaalisen jänniteohjatun virtalähteen (ITUN) ainoa ominaisuus, eikä se riipu virran suuruudesta. ITUN:n lähtövirta suhteutetaan tulojännitteeseen suhteella: $S$ $minä_{o}$ $U_{i}$

I_{o}=SU_{i}

[1] .

IIT:n tulo- ja lähtöimpedanssit ovat yhtä suuria kuin ääretön, mikä tarkoittaa, että millä tahansa tulojännitteellä tulovirta on nolla ja lähtövirta on riippumaton lähtöjännitteestä.

Ihanteellinen ITUN on fyysisesti mahdoton toteuttaa, ideaalisen ITUNin lähin todellinen vastine on jänniteohjattu operaatiovirtavahvistin tai transkonduktanssioperaatiovahvistin [2] - bipolaarisen (sekä saapuvan että lähtevän) virran lineaarinen lähde, ohjattu differentiaalijännitteellä. Tyypillinen tämän tyyppinen laite siirtää -10 ... +10 mA virran kuormaan, kun tulojännite muuttuu -100 ... +100 μV sisällä, mikä vastaa 100 S:n jatkuvaa jyrkkyyttä [3] .

Bipolaaritransistorit

Bipolaaritransistorin jyrkkyys kuvaa kollektorivirran muutoksia, kun kantaemitterin jännite muuttuu valitun toimintapisteen läheisyydessä [4] . Bipolaarisen transistorin kaltevuuden eksponentiaalisesta luonteesta johtuen riippuvuus on suoraan verrannollinen : $S$ $I_{C}$ $U_{{be}}$ $I_{C}$ $U_{{be}}$ $minä_{c}$

S={\frac {\partial I_{c}}{\partial U_{be}}}={\frac {I_{C}}{\phi _{T}}}

, missä on lämpötilapotentiaali, joka on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan ja 25 °C:ssa on noin 26 mV [4] [5] .

\phi _{T}

Joten 1 mA:n kollektorivirralla piitransistorin kaltevuus on noin 40 mSm, 1 A:n virralla noin 40 Sm ja niin edelleen. Transkonduktanssin ja virran suora suhteellisuus on bipolaaritransistorin ainutlaatuinen ominaisuus, jota ei ole nähtävissä muun tyyppisissä elektronisissa laitteissa.

Pienitehoiset kenttätransistorit

Kenttätransistorin rajoittava nieluvirta (kyllästysvirta) ei ole verrannollinen eksponenttiin, vaan tehollisen ohjausjännitteen neliöön (hilalähteen jännitteen ja kynnysjännitteen välinen ero) [6] . Siksi transistorin transkonduktanssi on verrannollinen teholliseen ohjausjännitteeseen: ${\displaystyle U_{eff))$

S=KU_{eff}

[7] , jossa on tietty kerroin, sen mitat ovat A/B 2 .

K

Pienitehoisten diskreettien transistorien todellinen jyrkkyys mitataan yksiköissä tai kymmenissä mS. Toimintapisteen valinnasta riippumaton arvo - kenttätransistorin ominaisjyrkkyys - määräytyy kanavan geometristen mittojen, hilan ominaiskapasitanssin ja varauksenkuljettajien liikkuvuuden perusteella kanavassa [8] . Jälkimmäinen puolestaan pienenee kiteen lämpötilan noustessa. Suhteellinen jyrkkyyskerroin - ehdollisen transistorin ominaisjyrkkyys, jonka hilan leveys ja pituus ovat samat - on noin 20 ... 60 μA / V 2 diskreeteille n-kanavaisille transistoreille ja 100 ... 120 μA / V 2 pienjännitteisille integroiduille n-kanavatransistoreille. P-kanavaisten laitteiden suhteellinen kaltevuuskerroin on noin 2...3 kertaa pienempi johtuen kanavassa olevien varauksenkuljettajien alhaisemmasta liikkuvuudesta [9] . $K$

Tehokkaat kenttätransistorit

Suuritehoisissa kenttätransistoreissa neliöllinen malli virran riippuvuudesta ohjausjännitteestä pätee vain pienten virtojen alueella. Suurten virtojen alueella tämä riippuvuus saa luonteen, joka on lähellä lineaarista, ominaiskäyrän jyrkkyyden ollessa suunnilleen vakio [10] . Sen passiarvot annetaan yleensä eritelmissä tyhjennysvirralle, joka on puolet sallitusta suurimmasta. Suurjännitetransistoreilla (1 kV ja enemmän) kaltevuus ei ylitä 1 Sm; alemmille jännitteille suunniteltujen transistoreiden kaltevuus mitataan yksiköissä tai kymmenissä Katso 2000-luvulla kehitetyt pienjännitetransistorit, jotka on suunniteltu toimimaan satojen A:n tyhjennysvirroilla, joiden kaltevuus on useita satoja cm nimellistilassa; dynaaminen jyrkkyys lyhyillä virtapulsseilla mitattuna voi ylittää tuhat Sm [11] . $S$

Tyhjiötriodit

Tyhjiötriodin laskettu jyrkkyys luonnehtii hilan ohjausvaikutusta anodivirtaan [13] ; lampuissa, joissa on useita ristikoita, jyrkkyys luonnehtii oletusarvoisesti ensimmäisen ohjausristikon toimintaa . Ensimmäisessä approksimaatiossa jyrkkyyttä kuvataan monimutkaisella kaavalla, jonka mukaan jyrkkyys

kasvaa katodi-ristikkokokoonpanon pituuden myötä [14] ;
kasvaa verkon ja katodin välisen etäisyyden pienentyessä [14] ;
negatiivisten ohjausjännitteiden alueella kaltevuus kasvaa hitaasti verkkopotentiaalin kasvaessa saavuttaen maksimin nollaverkkojännitteen läheisyydessä suhteessa katodiin. Positiivisten ohjausjännitteiden alueella jyrkkyys vähenee vähitellen, koska osa emittoituneiden elektronien virrasta vuotaa katodista verkkoon [15] ;
lisäksi jyrkkyys kasvaa epälineaarisesti hehkun (katodin lämpötilan) kasvaessa [15] .

Lampun ikääntyessä (katodin emissiokyky putoaa), sen jyrkkyys pienenee hitaasti ja peruuttamattomasti, jolloin sisäinen vastus kasvaa suhteellisesti; jännitteen vahvistus pysyy käytännössä ennallaan [16] . Kaikissa tiloissa kolme parametria - kaltevuus , lähtövastus ja rajoittava jännitteen vahvistus liittyvät toisiinsa suhteella: $\mu$ $S$ $R_i$ $\mu$

{\displaystyle \mu =SR_{i))

tunnetaan triodiparametrien yhtälönä [17] (ulkomaisissa lähteissä sitä kutsutaan " van der Bijlin kaavaksi ").

Pienitehoisten vastaanotto-vahvistuslamppujen jyrkkyyden tyypillinen arvo nimellistiloissa on noin 5 ... 10 mSm, raja on noin 50 ... 100 mSm [14] . Tehokkaiden vastaanotto-vahvistuslamppujen ominaisuudet sopivat suunnilleen samaan runkoon ( 6V6 - 4 mSm, EL84 - 11 mSm, 6S33S - 40 mSm). Yhden lampun jyrkkyyden lisääminen edelleen on teknisesti mahdotonta, mutta kaskadin jyrkkyyttä voidaan lisätä käyttämällä triodien rinnakkaiskytkentää, koska tällöin anodivirrat lisätään samalla verkkojännitteen muutoksella [14] .

Muistiinpanot

↑ 1 2 Ulakhovich, 2009 , s. 45.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 544.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 545.
↑ 1 2 Tietze ja Schenk 2007 , s. 61.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 104.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 202.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 203.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 204.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 205.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , s. 226.
↑ IRFB3004 Data Sheet, 2009 . Infinion. Haettu 27. maaliskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 11. marraskuuta 2020. (määrätön)
↑ Blencowe, 2016 , s. 128.
↑ Batushev, 1969 , s. 81.
↑ 1 2 3 4 Batushev, 1969 , s. 82.
↑ 1 2 Batushev, 1969 , s. 83.
↑ Blencowe, 2016 , s. 117-118.
↑ Batushev, 1969 , s. 86-87.

Kirjallisuus

Batushev, V. A. Elektroniset laitteet. - M . : Korkeakoulu, 1969. - 608 s.
Ulakhovich, D. A. Lineaaristen sähköpiirien teorian perusteet. - BHV-Petersburg, 2009. - 816 s. — ISBN 9785977500838 .
Titze U., Shenk K. Puolijohdepiirit. Osa I. - 12. painos - M . : DMK-Press, 2007. - 832 s. — ISBN 5940741487 .
Blencowe, M. High-Fidelity Valve -esivahvistimien suunnittelu. — Lulu, 2016. — ISBN 9780956154538 .