Az átviteli karakterisztika meredeksége

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. augusztus 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

Egy aktív elektronikus eszköz - bipoláris tranzisztor , térhatású tranzisztor , elektronlámpa vagy összetett áramköri összeállítás - átviteli karakterisztikájának meredeksége (más néven közvetlen vezetőképesség , átviteli vezetőképesség , transzkonduktivitás ) a vezérlés működését jellemző érték elektróda (talp, kapu, vezérlőrács ) a készülék által szabályozott áramerősségen .

A meredekség egy differenciális paraméter, amely számszerűen egyenlő a kimeneti áram változásának és az azt okozó vezérlőfeszültség változásának arányával : $S$ $I_{o}$ $U_{{i}}$

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

Általános esetben a valódi eszközök és eszközök meredeksége a kimeneti áram nagyságától (és ennek megfelelően a vezérlőfeszültségtől) függ. Általános szabály, hogy a meredekség egy adott működési ponton, az elektródák rögzített feszültségén van feltüntetve - olyan körülmények között, amikor a készülék szabályozott áramforrás üzemmódban működik.

A meredekség mérete (az áram egységnyi feszültsége) egybeesik az elektromos vezetőképesség dimenziójával , SI - Siemensben, Cm [1] rövidítés .

Ideális feszültségvezérelt áramforrás

A meredekség (átviteli vezetőképesség) az ideális feszültségvezérelt áramforrás (ITUN) egyetlen jellemzője, és nem függ az áram nagyságától. Az ITUN kimeneti áramát a bemeneti feszültséghez a következő összefüggéssel kapcsoljuk össze: $S$ $én_{o}$ $U_{i}$

{\displaystyle I_{o}=SU_{i))

[1] .

Az IIT bemeneti és kimeneti impedanciája a végtelennel egyenlő, ami azt jelenti, hogy bármely bemeneti feszültség esetén a bemeneti áram nulla, a kimeneti áram pedig független a kimeneti feszültségtől.

Az ideális ITUN fizikailag megvalósíthatatlan, az ideális ITUN legközelebbi valós megfelelője egy feszültségvezérelt műveleti áramerősítő , vagy egy transzkonduktancia műveleti erősítő [2] - bipoláris (bejövő és kimenő) áram lineáris forrása, vezérelt feszültségkülönbséggel. Egy tipikus ilyen típusú készülék -10 ... +10 mA áramot ad át a terhelésnek, amikor a bemeneti feszültség -100 ... +100 μV-on belül változik, ami 100 S állandó meredekségnek felel meg [3] .

Bipoláris tranzisztorok

A bipoláris tranzisztor meredeksége a kollektoráram változásait jellemzi, amikor a bázis-emitter feszültség változik a kiválasztott működési pont közelében [4] . A bipoláris tranzisztor meredekségétől való függőség exponenciális jellege miatt egyenesen arányos : $S$ $I_{C}$ $U_{{be}}$ $I_{C}$ $U_{{be}}$ $én_{c}$

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

, ahol a hőmérsékleti potenciál, amely egyenesen arányos az abszolút hőmérséklettel, és 25 °C-on körülbelül 26 mV [4] [5] .

\phi _{T}

Tehát 1 mA kollektoráram esetén a szilícium tranzisztor meredeksége körülbelül 40 mSm, 1 A áram esetén körülbelül 40 Sm, és így tovább. A transzkonduktivitás és az áram közötti egyenes arányosság a bipoláris tranzisztor egyedi tulajdonsága, amely más típusú elektronikus eszközökben nem látható.

Kis teljesítményű térhatástranzisztorok

A térhatású tranzisztor korlátozó leeresztő árama (telítési áram) nem a kitevővel, hanem az effektív vezérlőfeszültség négyzetével (a kapuforrás feszültsége és a küszöbfeszültség különbsége ) arányos [6] . Ezért a tranzisztor transzkonduktanciája arányos az effektív vezérlőfeszültséggel: ${\displaystyle U_{eff))$

{\displaystyle S=KU_{eff))

[7] , ahol egy bizonyos együttható, mérete A/B 2 .

K

A kis teljesítményű diszkrét tranzisztorok tényleges meredekségét egységekben vagy tíz mS-ben mérik. A működési pont megválasztásától független értéket - a térhatású tranzisztor fajlagos meredekségét - a csatorna geometriai méretei, a kapu fajlagos kapacitása és a töltéshordozók mobilitása határozza meg a csatornában [8] . Ez utóbbi viszont a kristályhőmérséklet emelkedésével csökken. A relatív meredekségi együttható - egy feltételes tranzisztor fajlagos meredeksége, amelynek kapuszélessége és hossza egyenlő - körülbelül 20 ... 60 μA / V 2 diszkrét n-csatornás tranzisztorok esetén és 100 ... 120 μA / V 2 kisfeszültségű integrált n-csatornás tranzisztorokhoz. A p-csatornás eszközök relatív meredekségi együtthatója megközelítőleg 2...3-szor kisebb a töltéshordozók csatornában való kisebb mobilitása miatt [9] . $K$

Erőteljes térhatású tranzisztorok

A nagy teljesítményű térhatású tranzisztorokban az áram vezérlőfeszültségtől való függésének másodfokú modellje csak az alacsony áramok tartományában érvényes. A nagy áramok tartományában ez a függés a lineárishoz közeli karaktert ölt, a karakterisztika megközelítőleg állandó meredeksége mellett [10] . Az útlevél értékeit általában a megengedett legnagyobb felével egyenlő leeresztőáram specifikációiban adják meg. Nagyfeszültségű (1 kV és magasabb) tranzisztorok esetén a meredekség nem haladja meg az 1 Sm-t; az alacsonyabb feszültségre tervezett tranzisztoroknál a meredekséget mértékegységekben vagy tízesekben mérik Lásd: A 21. században kifejlesztett kisfeszültségű tranzisztorok, amelyeket több száz A-es leeresztőáramra terveztek, névleges üzemmódban több száz cm-es meredekséggel rendelkeznek; dinamikus meredekség, rövid áramimpulzusokkal mérve, meghaladhatja az ezer Sm-t [11] . $S$

Vákuumtriódák

A vákuumtrióda számított meredeksége jellemzi a rács szabályozó hatását az anódáramra [13] ; a több rácsos lámpákban a meredekség alapértelmezés szerint az első vezérlőrács működését jellemzi . Az első közelítésben a meredekséget összetett képlettel írjuk le, amely szerint a meredekséget

növekszik a katód-rács szerelvény hosszával [14] ;
a rács és a katód közötti távolság csökkenésével növekszik [14] ;
a negatív vezérlőfeszültségek tartományában a rácspotenciál növekedésével a meredekség lassan növekszik, a katódhoz képest a nulla hálózati feszültség közelében éri el a maximumot. A pozitív vezérlőfeszültségek tartományában a meredekség fokozatosan csökken, mivel a kibocsátott elektronok áramának egy része a katódról a rácsra szivárog [15] ;
emellett a meredekség nem lineárisan növekszik az izzadás (katódhőmérséklet) növekedésével [15] .

Ahogy a lámpa öregszik (a katód emissziós tényezője csökken), meredeksége lassan és visszafordíthatatlanul csökken, ezzel arányosan nő a belső ellenállás; a feszültségerősítés gyakorlatilag változatlan marad [16] . Minden üzemmódban három paraméter - meredekség , kimeneti ellenállás és korlátozó feszültségerősítés - kapcsolódik a kapcsolathoz: $\mu$ $S$ $R_i$ $\mu$

{\displaystyle \mu =SR_{i))

a trióda paramétereinek egyenlete [17] (a külföldi forrásokban „ van der Bijl formula ”).

A kisteljesítményű vevő-erősítő lámpák meredekségének jellemző értéke névleges üzemmódokban megközelítőleg 5 ... 10 mSm, határértéke kb. 50 ... 100 mSm [14] . A nagy teljesítményű vevő-erősítő lámpák jellemzői megközelítőleg ugyanabba a keretbe illeszkednek ( 6V6 - 4 mSm, EL84 - 11 mSm, 6S33S - 40 mSm). Egyetlen lámpa meredekségének további növelése technológiailag lehetetlen, de a kaszkád meredeksége növelhető triódák párhuzamos kapcsolásával, mivel ebben az esetben az anódáramok a hálózati feszültség azonos változásával adódnak [14] .

Jegyzetek

↑ 1 2 Ulakhovich, 2009 , p. 45.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 544.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 545.
↑ 1 2 Tietze és Schenk 2007 , p. 61.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 104.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 202.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 203.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 204.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 205.
↑ Tietze, Schenk, 2007 , p. 226.
↑ IRFB3004 adatlap, 2009 . Infinion. Letöltve: 2019. március 27. Az eredetiből archiválva : 2020. november 11. (határozatlan)
↑ Blencowe, 2016 , p. 128.
↑ Batusev, 1969 , p. 81.
↑ 1 2 3 4 Batusev, 1969 , p. 82.
↑ 1 2 Batusev, 1969 , p. 83.
↑ Blencowe, 2016 , pp. 117-118.
↑ Batusev, 1969 , p. 86-87.

Irodalom

Batushev, V. A. Elektronikus eszközök. - M . : Felsőiskola, 1969. - 608 p.
Ulakhovich, D. A. A lineáris elektromos áramkörök elméletének alapjai. - BHV-Pétervár, 2009. - 816 p. — ISBN 9785977500838 .
Titze U., Shenk K. Félvezető áramkör. I. kötet - 12. kiadás - M . : DMK-Press, 2007. - 832 p. — ISBN 5940741487 .
Blencowe, M. High-Fidelity szelep-előerősítők tervezése. — Lulu, 2016. — ISBN 9780956154538 .