K F = F 2 /F 1 = l 1 /l 2. (1)

Transcript

1 Stiprinims 1. Mechninės jėgos F stiprinims 1.1. Archimedo sverts. O l 2 F 2 T l 1 m P = m g F 1 1 pv. K F = F 2 /F 1 = l 1 /l 2. (1) či: P sunkio jėg; T įtempimo (tmprumo) jėg; F 1, 2 titinkmi poveikio ir rekcijos jėgos Nuožulnioji plokštum pleišts r srigts. N F F tr α h l P = m g 2 pv. K F(P) = P/F = 1/sin α, (2) nuožulnioji plokštum K F(N) = N/F = 1/tg α, (3) K F(N) = N/F = {2 [1 cos (2 α )]} 1/2 pleišts (4) či: N trmos rekcijos jėg; F tr slydimo trinties jėg; F poveikio jėg. Česlovs Pvsris VILNIUS

2 1.3. Judntys skridinii. T 1 T 1 T 1 T F = T 1 T m 3 pv. P = m g či: n = 1, 2,... judnčių skridinių skičius; F poveikio jėg Hidrulik pneumtik. N K F = F/P = 2 n, (5) F m S 1 S 2 P = m g 4 pv. či: S 1, 2 cilindrų ploti; m kelimo kūno msė; F poveikio jėg. K F = P/F = S 2 /S 1, (6) Česlovs Pvsris VILNIUS

3 1.5. Įtempt styg. α T 1 T 2 F 5 pv. K F = T 1, 2 /F = 1 /[ 2 sin (α /2)]. (7) či F poveikio jėg Šiluminis plėtimsis termodinmik. N l 1 l 2 Metlinis stryps F tr o F T P = m g 6 pv. K F = F T /F tr o = [k t (l 2 l 1 )] /(k tr o N ) = = [k t α T l 1 (t 2 o t 1 o )] /(k tr o N ). (8) či F T poveikio jėg tmprumo jėg; k t tmprumo koeficients; l 1, 2 strypo ilgii titinkmi prie t 1 o ir t 2 o > t 1 o tempertūrų; k tr o rmyės trinties koeficients; α T šiluminio plėtimosi linijinis koeficients; Česlovs Pvsris VILNIUS

4 2. Elektrinių signlų u (t), i (t) ir p (t) stiprinims tip: 2.1. Elektrinii signli įtmp u ( t ) ir srovė i ( t ) pgl svo kitimo poūdį like t yr skirstomi i, u Pstovusis Nuoltinis t Kintmsis 7 pv Hrmoninio signlo tveju: Įtmp U r srovė I yr išreikim tip: I,( U ) = I,( U ) re + j I,( U ) im = I,( U ) o (cos ϕ + j sin. ϕ ) = I,( U ) o e j ϕ, (9) lgerinė trigonometrinė lipsninė Im I im,(u im ) ω ϕ I,(U ) I re,(u re ) I o,(u o ) Re ω Im U ϕ i ϕ u ϕ o U o I Io Re 8 pv. či: (I re,u re ) = (I o,u o ) cos ϕ ; (I im,u im ) = (I o,u o ) sin. ϕ ; (I o,u o )= [(I re,u re ) 2 + (I im,u im ) 2 ] 1/2 ; tg ϕ = (I im,u im )/(I re,u re ), (1) ϕ o = ϕ i ϕ u, či: ϕ = ω t ± ϕ * o, = 2 π /T, f = 1/T = ω /(2 π ), či ϕ * o prdinis kmps (fzė) (), ki liks t = ; ω ir f ciklinis ir pprstsis svyrvimų džnis, titinkmi; T svyrvimų periods; ϕ o prdinis kmps (fzė) () trp srovės I ir įtmpos U vektorių elektrinėje grndinėje. Česlovs Pvsris VILNIUS

5 Elektrinio signlo momentinė gli p (t), hrmoninio signlo tveju P (8 pv., ), yr išreiškim tip: P = U I = (U re + j U im ) (I re + j I im ) = (U re I re U im I im ) + j (U re I im + U im I re ) = = [U o (cos ϕ u + j sin. ϕ u )] [I o (cos ϕ i + j sin. ϕ i )] = = U o I o [(cos (ϕ u + ϕ i ) + j sin (ϕ u + ϕ i )] = či P o = U o I o. Kitip glim pršyti: = P = U o e j ϕ u I o e j ϕ i = U o I o e j (ϕ u + ϕ i ) = P o e j (ϕ u + ϕ i ), (11) p (t) = i (t) u (t) = I o sin (ω t) U o sin (ω t ± ϕ o ) = (P o /2) [cos (mϕ o ) cos(2 ω t ± ϕ o )], (12) ir iš či išpluki, kd momentinė vertė p (t), krtu ir vidutinė P vid = T 1 p (t) dt, ei efektyvioji P ef = P o / 2 vertės prikluso nuo koeficiento cos (mϕ o ), či ϕ o kmps trp srovės I ir įtmpos U vektorių (8 pv., ). Hrmoninio signlo tveju vektorius P tvizduojms kompleksinėje plokštumoje {Im, Re}, prodytoje 9 pv. Im P o P im P im P ω ϕ P re P re Re 9 pv. Iš 9 pv. glim pršyti: P o = (P re 2 + P im 2 ) 1/2 = P im /sin ϕ = P re /cos ϕ. (13) 3. Elektrinių signlų stiprintuvs keturpolio vizdinio tveju: U in, I in K u, K i, K p K trš U iš, I iš 1 pv. či K i, u, p įtmpos, srovės ir glios stiprinimo-perdvimo koeficienti, išreiškimi tip: K u = U iš /U in, K i = I iš /I in, K p = P iš /P in K u K i, (14) či hrmoniniu tveju: U in = U o in e j ϕ u, I in = I o in e j ϕ i, U iš = U o iš e j (ϕ u ϕ o u ), I iš = I o iš e j (ϕ i ϕ o i ). (15) Česlovs Pvsris VILNIUS

6 3.1. Įėjimo vrž pstoviji srovei R in : 3.2. Išėjimo vrž pstoviji srovei R iš : R in = U o in /I o in ; (16) R iš = U o iš /I o iš ; (17) 3.3. Įėjimo vrž kintmji srovei r in ( diferencilinė vrž ): r in = U in /I in, r in = U in / I in ; (18) 3.4. Išėjimo vrž kintmji srovei r iš ( diferencilinė vrž ): r iš = U iš /I iš, r iš = U iš / I iš. (19) 3.5. Įtmpos U ir glios P titinkmų stiprinimo koeficientų K u, p titinkmos džninės chrkteristikos K u, p (ω): K u K p /1 1 6 K p mx /2 2 K u mx K p mx ω r K u mx /2 1/2 K u K p,1 1 1 ω /ω r 11 pv. Či ω r ukštsis riinis džnis, o žemsis riinis džnis ω r ž =, nes įėjime U in nėr skirimojo kondenstorius C in =, Koeficienti K u, i, p gli turėti vertes li plčime dipzone nuo 1 9 iki 1 9 ir plčiu. Todėl ptogumo dėlei yr įprst glios stiprinimo-perdvimo koeficiento K p vertes išreikšti elis (B) dešimtinio logritmo msteliu: K p (B) = lg K p, [B]. (2) Tčiu ir šiuo tveju yr gunms gn didelis mtvimo vienets, todėl pprsti nudojms dešimt krtų mžesnis sntykinis mtvimo vienets deciels (db): K p (db) = 1 lg K p, [db] 1 lg K 2 u, i = 2 lg K u, i, [db]. (21) Slopinimo tveju turime neigims vertes: db. Tipinės K u, i, p modulių džninės priklusomyės džninės chrkteristikos K u, i, p (ω) sntykiniis krtis ir db prodytos 12 pv. Česlovs Pvsris VILNIUS

7 K u, i, p K u, i, p (db), db K u, i mx ω r ž p lg (ω /1 Hz) ω r ž u, i K p mx K p mx /2 K u, i mx /2 1/2 12 pv. Či įėjime U in yr skirimsis kondenstorius C in >, todėl žemsis riinis džnis ω r ž > Viens pgrindinių trnzistorių, krtu ir stiprintuvų, džnines svyes nusknčių prmetrų yr srovės stiprinimo riinis džnis ω T i, kurio vertė nuskom tip: K i (ω T i) = 1 (22) 3.6. Triukšmo koeficients K trš sntykinis dydis, prodntis kiek krtų sumžėj nudingojo signlo (U s, I s ) ir triukšmo (S trš ) titinkmų vidutinių glių P s ir P trš sntykis P s /P trš elektroninio įrenginio išėjime U iš (P s /P trš ) iš, plyginus su šiuo sntykiu elektroninio įrenginio įėjime U in (P s /P trš ) in : ω r p K trš = (P s /P trš ) in /(P s /P trš ) iš 1. (23) 3.7. Kskdinis stiprintuvs sudryts iš N stiprinimo pkopų. K p ω r u, i ω T i 3 db 2 db /dek, 6 db /okt 3 db K u, i U in 1 I in 1 K u, i (1), K p 1, K trš 1 I iš 1, in 2 I iš 2 I in N I iš N U K u, i (2), K u, i (N), iš 1, in 2 K p 2, K U U iš 2 in N trš 2 K p N, K U iš N trš N N 13 pv. Kskdinis stiprintuvs Kskdinio stiprintuvo įtmpos, srovės ei glios stiprinimo koeficienti K u, i, p (N) yr: K u, i (N) = (U; I ) iš N / (U; I ) in 1 = (K u, i (N) (U; I ) iš (N 1), in N )/ (U; I ) in 1 = = (K u, i (N) K u, i (N 1) (U; I ) iš (N 2), in (N 1) )/ (U; I ) in 1 = Česlovs Pvsris VILNIUS

8 Decielis: = (K u, i (N) K u, i (N 1) K u, i 2 (U; I ) iš 1 )/ (U; I ) in 1 = = K u, i (N) K u, i (N 1) K u, i 2 K u, i 1 = K u, i j, N N K p (N) = K u (N) K i (N) = K u j K i j = K p j. (24) N j= 1 j= 1 j= 1 N j= 1 N j = 1 N j= 1 K u, i (N) (db) = 2 lg [ K u, i j ]= K u, i j (db), [db], N j= 1 N K p (N) (db) = 1 lg [ K p j ] = K p j (db), [db]. (25) Kskdinio stiprintuvo triukšmo koeficients K trš (N) yr: K * trš (N) = K trš 1 + ( K trš 2 1)/K p1 + (K trš 3 1)/(K p1 K p2 ) ( K trš N 1)/ /( K p1 K p2 K p (N 1) ), (26) ir iš (23) išpluki fundmentlios išvdos: j = 1 1. Dugipkopės kskdinės elektroninės sistemos triukšmo koeficients K * trš iš esmės yr pspręsts tik pirmosios, ei šiek tiek mžiu ntrosios pkopų triukšmų koeficientis. 2. Todėl logą glių sntykį (P s /P trš ) in įrenginio įėjime U in neeįmnom pgerinti toliu didinnt kskdinio jungimo elektroninės sistemos pkopų skičių N. Ši išvd tink ir td, ki pirmąj stiprinimo pkop yr tvir erdvė ( eteris ). 4. Stiprinimo pkopos įtmpos U r srovės I stiprinimo-perdvimo titinkmo koeficiento K u, i džninė chrkteristiką K u, i (ω ) (11 pv.) pknkmi tikslii yr proksimuojm tip: či: K u, i (ω ) = K u, i mx /[1 + (ω /ω r ) 2 ] 1/2, (27) K u, i mx = K u, i (ω ) žemdžnė vertė, ω či: ω r ukštsis riinis džnis, ki K u, i (ω r ) = K u, i mx /2 1/ Kskdinio stiprintuvo (13 pv.) sudryto iš vienodų N stiprinimo pkopų: N K u, i (N) = K u, i j = [ K u, i (ω ) e j ϕ u, i (ω) ] N = [ K u, i (ω )] N e j N ϕ u, i (ω), (28) j= 1 ϕ N (ω ) = N [± ϕ u, i (ω )] ± ϕ u, i 1 (ω ) ± ϕ u, i 2 (ω ) ±... ± ϕ u, i N (ω ), (29) Iš pirėžties (11 pv.): K u, i (N) (ω r N ) = K N u, i mx /2 1/2 [ K u, i (ω r N)] N = (K u, i mx ) N /2 1/2 {K u, i mx /[1+ (ω r (N) /ω r ) 2 ] 1/2 } N = (K u, i mx ) N /2 1/2 {[1+ (ω r (N) /ω r ) 2 ] 1/2 } N = 2 1/2, (3) Česlovs Pvsris VILNIUS

9 Iš (3) rndme: ω r (N) = ω r (2 1/N 1) 1/2 ω r. (31) Kskdinio stiprintuvo su skirimisiis kondenstoriis C > trp pkopų džninėje chrkteristikoje K u, i (ω ) e ukštojo riinio džnio ω r yr ir žemsis riinis džnis ω r ž < ω r (12 pv.), kurio vertę surndme tikydmi tokio pvidlo proksimciją: K u, i (ω ) = K u, i mx /[1+ (ω /ω ž r ) 2 ] 1/2, (32) či: ω r ž žemsis riinis džnis, ki K u, i (ω r ž ) = K u, i mx /2 1/2. Či psteėsime, jog išrišk (31) titink diferencijuojnčios RC grndinės, prodytos 14 pv.,, įtmpos perdvimo koeficiento K u, R džninę chrkteristiką K u, R (ω ) ir fzinę chrkteristiką ϕ u, R (ω ), kurios prodytos 14 pv.,, o išrišk (27) titink integruojnčios RC grndinės (14 pv., c) įtmpos perdvimo koeficiento K u, C džninę chrkteristiką K u, C (ω ) ir fzinę chrkteristiką ϕ u, C (ω ), kurios prodytos 14 pv., d. U in I C U iš K u R 1 ϕ u R, rd π /2 U U C R U R u iš (t) d u in (t)/dt, ki τ RC = R C <<T 2 1/2 π /4 K u R ϕ u R lg [ω r ž /1 Hz ] lg [ω/1 Hz ] U U in I R U R C U C U iš u iš (t) u in (t) dt, ki τ RC = R C >> T K u C 1 ϕ u C, rd 2 1/2 π /4 K u C ϕ u C c lg [ω r /1 Hz ] d 14 pv. Diferencijuojnčioji () ir integruojnčioji (c) RC grndinės () ei jų titinkmos džninės K u, R, C (ω ) ir fzinės ϕ u, R, C (ω ) chrkteristikos () ir (d), či: τ RC RC grndinės liko konstnt; T įėjimo poveikio signlo U psikrtojimo periods Iš pirėžties (11 pv.) ir (32) pršome: K u, i N (ω r ž N ) = K u, i mx N /2 1/2 [K u, i (ω ž r N )] N = (K u, i mx ) N /2 1/2 {K u, i mx /[1+ (ω r ž N /ω r ž ) 2 ] 1/2 } N = (K u, i mx ) N /2 1/2 π /2 lg (ω /1 Hz) {[1+ (ω r ž N /ω r ž ) 2 ] 1/2 } N = 2 1/2, (33) Česlovs Pvsris VILNIUS

10 ir iš (33) rndme: ω r ž N = ω r ž (2 1/N 1) 1/2 ω r ž. (34) Vizdumo dėlei guts priklusomyes (31) ir (34) pteikime 15 pv. titinkmis grfikis: ω r (N) /ω r 1 5 ω r ž (N) /ω r ž ω r ž (N),5 3 ω r (N) N 15 pv. Kskdinio stiprintuvo (13 pv.) riinių džnių ω r ž, (N) priklusomyės nuo pkopų skičius N 4.2. Kskdinio stiprintuvo prleidžimų džnių juostos plotis ω N yr: ω N = ω r (N) ω r ž (N), (35) ir iš (31) ei (34), ir (35) rndme: ω N = ω r (2 1/N 1) 1/2 ω r ž (2 1/N 1) 1/2. (36) Iš (36) nusttome kskdinio stiprintuvo didžiusią pkopų skičių N mx, kurim esnt ω N = : ω r (2 1/N mx 1) 1/2 ω r ž (2 1/N mx 1) 1/2 =, ir iš či rndme: N mx = (lg 2 )/[ lg (1 + ω r ž /ω r )] < ω r /ω r ž. N mx,7 (ω r /ω r ž ). (37) Iš (37) mtome ki ω r ž, N mx ir iš či išpluki, jog kskdinio stiprintuvo, sudryto iš N pstovus signlo stiprinimo pkopų, prie et kokio šių pkopų skičius N > 1, visd ω N > ir todėl: pstovus signlo kskdinio stiprintuvo pkopų skičius N gli ūti neriots. Česlovs Pvsris VILNIUS

11 4.2. Ryšių technikoje signlų perdvimo linijų silpninimui (slopinimui) α įvertinti yr nudojms kits sntykinis mtvimo vienets- Neperis (Np), kuris pirėžims tip: α ( Np) = ln (U 1 /U 2 ),5 ln (P 1 /P 2 ). [Np] (38) Iš (38) išpluki 1 Np titink signlo slopimą, kurim esnt įtmpos U 2 modulis U 2 perdvimo linijos išėjime U iš yr e = 2, krtų mžesnė už įtmpos U 1 modulį U 1 tos linijos įėjime U in. Iš či rndme sąryšį trp Np ir db : 1 Np = 2 lg e 8,686 db, ir tvirkščii: 1 db = (2 lg e) 1,115 Np. (39) Či psteėsime, jog mtvimo vienets Neperis yr tikoms ir signlų stiprinimo tveju. Todėl išrišk (38) yr pršom tip: α ( Np ) = ln (U 2 /U 1 ) [Np], (4) ir iš či mtome, jog signlų slopimo tveju gunme neigims α vertes (α < ), o signlų stiprinimo tveju teigims α vertes (α > ). Kit vertus, ryšių technikoje signlų glią įvirių įrenginių įėjimuose U in ir išėjimuose U iš džni įvertin sntykiniu glios mtvimo vienetu dbm, kuris pirėžims tip: iš či: K p (dbm) = 1 lg (P iš, in /1 mw ), [dbm] (41) 1 dbm titink mtuojmąją glią P iš, in 1,259 mw. Tip pt nudojmi sntykinii glios mtvimo vieneti: dbµ, dbw ir t. t., kurių pirėžtis nlogišk (41) ir todėl kivizdi µw, W ir t. t. Česlovs Pvsris VILNIUS

12 5. Elektrinius signlus u (t), i (t) ir p (t), stiprinntis įtiss elektroninis stiprintuvs. Istoriški pirmiusii uvo išrsti elektrovkuuminii lempinii stiprintuvi... Istorij: 1872 m. kitrinė pšvietimo elektros lemp (Lodigins); 1884 m. termoelektroninės emisijos reiškinys (Edisons); 194 m. vkuuminis diods (Flemings); 197 m. vkuuminis triods (Li-de-Forests) Vkuuminė lemp diods A I A = k U A 3/2 I A T 2 T 1 T 2 > T 1 K U AK 16 pv. Vkuuminio diodo žymuo () ir jo VACh (), či: A nods; K ktods 5.1. Vkuuminė lemp triods T A I A U AK = const I A = k U AK 3/2 I A U TK > U TK = U TK < K U TK U AK c 17 pv. Vkuuminio triodo žymuo () ir jo VACh: perdvimo () ir išėjimo (c), či T tinklelis Česlovs Pvsris VILNIUS

13 5.2. Vkuuminio triodo pmtinii prmetri: Sttums S: S = i A / u T U A = const I A / U T U A = const ; (42) Vidinė diferencilinė vrž r i : r i = u A / i A U T = const ; (43) Vidinė vrž R i pstoviji srovei: R i = u A /i A U T = const ; (44) Diferencilinis įtmpos stiprinimo koeficients µ : µ = u A / u T I A = const ; (45) Visi šie prmetri yr surišti trpusvyje: S r i /µ = 1 µ = S r i. (46) 5.3. Vkuuminių lempų įvirovė: A A A 1 A 2 T K T t T t T 1 T K K 1 K 2 T 2 ir t. t. c 18 pv. Vkuuminio tetrodo (), pentodo (), dviguo triodo (r dviguo diodo, ki nėr prodytų tinklelių T 1, 2 ) žymenys Tip pt li ir ypč ukštų džnių dipzone yr šie vkuuminii įtisi: 1- klistroni vieno ir dviejų rezontorių; 2- ėgnčios ir tspindžio ngų lempos; 3- įvirių konstrukcijų mgnetroni; ir t. t. Česlovs Pvsris VILNIUS

14 5.4. Stiprinims Elektrinių signlų u (t), i (t) ir p (t) stiprintuvi sudromi tiknt pstoviosios įtmpos U = rezistorinio dliklio principą, ki dliklis yr sudroms iš nuoseklii sujungtų pkrovos rezistorius R ir, pvyzdžiui, vkuuminio triodo. Tokios schemos ekvivlentinė (lygivertė) grndinė prodyt 19 pv. I A R U in U TK + I T T A K U iš R AK + U = U iš = U = R AK /(R + R AK ), (47) K u = U iš /U in = µ R /(R + R i ). (48) 19 pv. Įtmpos U = rezistorinis dliklis stiprintuvs, či vkuuminis triods pkeists ekvivlentiniu kečimos vržos rezistoriumi elektroniniu potenciometru R AK Kits elektrinių signlų u (t), i (t) ir p (t) stiprintuvų sudrymo princips premts tiknt pstoviosios srovės I = rezistorinio dliklio principą, ki dliklis yr sudroms iš lygigrečii sujungtų pkrovos rezistorius R ir, pvyzdžiui, vkuuminio triodo. Tokios schemos ekvivlentinė (lygivertė) grndinė prodyt 2 pv. I = U in U TK + I T T A K R AK I U iš R + I = U iš = I = R R AK /(R + R AK ). (49) K u = U iš /U in = S R. (5) 2 pv. Srovės I = rezistorinis dliklis stiprintuvs či vkuuminis triods pkeists ekvivlentiniu kečimos vržos rezistoriumi elektroniniu potenciometru R AK Iš (47) ir (49) mtome, kd išėjimo įtmp U iš yr vkuuminio triodo vržos R AK funkcij, o vrž R AK, svo ruožtu, yr įėjimo įtmpos U in funkcij. Didėjnt U in, vrž R AK mžėj ir ideliu tveju R AK. Todėl ejose schemose 19 pv. ir 2 pv. išėjimo įtmp U iš. Ki įėjimo įtmp U in mžėj, vrž R AK didėj ir ideliu tveju R AK. Todėl schemoje 19 pv. išėjimo įtmp U iš U =, o schemoje 2 pv. išėjimo įtmp U iš I = R. Įtmpos U in stiprinims išreiškims įtmpos stiprinimo koeficientu K U pstoviji įtmpi ir diferenciliniu koeficientu K u kintmji įtmpi tip: či koeficientu K u išriškos pteiktos (48) ir(5). K U = U iš /U in, K u = U iš / U in, (51) Česlovs Pvsris VILNIUS

15 6. Puslidininkinė elektronik 6.1. Puslidininkinis diods prdėts nudoti pie 196 m., tčiu esminės revoliucijos elektronikoje nepdrė m. Losevs trdo stiprinimo efektą generciją p n sndūroje. Puslidininkinio diodo žymuo prodyts 21 pv. A K A K A K c 21. pv. Puslidininkinio diodo grfinii simolii, či: A nods; K ktods, pridėtos įtmpos U AK poliškums titink tiesioginę kryptį, ki per diodą tek tiesioginė difuzinė srovė Dugum puslidininkinių diodų lyginntieji, vrikpi, stilitroni, tunelinii ir t. t., pdryti su plokščiąj p n sndūr, kurios drinys prodyts 22 pv. Ē pn Q Nd Q N K n p A Nuskurdintos sritys d pn Metlurginė ri 22 pv. Puslidininkinio diodo plokščiosios p n sndūros, sudrytos iš dviejų neutrlių skirtingo lidumo n ir p puslidininkinių kūnų, vientiss drinys su nodo (A) ir ktodo (K) ominiis metlo kontktis, či: Q Nd, N donorinių (N d ) ir kceptorinių (N ) legiruojnčių priemišų krūvii nuskurdintose srityse; d pn lisvisiis n ir p krūvininkis nuskurdintų sričių endrsis storis; Ē pn elektrinio luko stiprio nuskurdintose srityse vidutinė vertė Puslidininkinės p n sndūros nuskurdintų lisvisiis krūvininkis: n elektronis ir p skylėmis sričių endrsis storis d pn išreiškims tip: d pn = [2 ε ε o (ϕ k ± U np ) (1/N d + 1/N )/q] 1/2, (52) či: ε puslidininkio sntykinė dielektrinė skvr; ε o vkuumo dielektrinė skvr; Puslidininkinis p n drinys (22 pv.) titink plokščiąjį kondenstorių ir turi rjerinę tlpą C pn : C pn = ε ε o S pn /[2 ε ε o (ϕ k ± U np ) (1/N d + 1/N )/q] 1/2. (53) Puslidininkinio diodo džnines svyes lemi rjerinė tlp C pn ir p n sndūros psyviųjų n ir p sričių titinkmos ominės vržos R p ir R n, o krtu ir kontktų ominės vržos, kurių džni nepiso dėl sntykini mžų verčių. Impulsinėje elektronikoje diodo perjungimo sprtą psprendži p n sndūros difuzinė tlp C pn d, kurios vertė yr: C pn d τ ef (p, n) /R pn (U AK ), (54) či: τ ef (pn) per p n sndūrą injektuotų šlutinių krūvininkų p n ir n p efektyvioji gyvvimo trukmė; R pn = = U AK /I p n sndūros vrž nuoltinei srovei veikos tške {I, U AK }. Česlovs Pvsris VILNIUS

16 Iš (54) išpluki, kd difuzinė tlp C pn d turi įtkos tik diodo veikos tiesiogine kryptimi, ki U AK >. Puslidininkinės p n sndūros, krtu ir diodų jos pgrindu, voltmperinė chrkteristik VACh yr proksimuojm tip: I = I s {exp [U AK /(m ϕ T)] 1 )} I s [e [UAK /(m ϕ T)] 1)], (55) či: I s diodo tglinės srovės teorinė vertė (tglinė soties r šiluminė srovė), ki diodo įtmp U AK < ; ϕ T = k T/q tempertūrinis potencils, kuris kmrio tempertūroje T = 296 K yr lygus 25,5 mv (k Bolcmono konstnt); m VACh ptikslinimo koeficients, įskitntis nuokrypį nuo puslidininkinio diodo teorinio Šoklio modelio (džniusii m = 1 2); exp e = 2, lim (1 + n 1 ) n. n Iš (55) pskičiuotos VACh prodytos 23 pv. I, ma 8 Tiesioginė kryptis Ge Si GAs 4 Atglinė kryptis Prmušims I s I d,2,4,6,8 1 U d U AK, V 23 pv. Puslidininkinių diodų VACh, či: Ge, Si ir GAs titinkmi germnis, silicis ir glio rsenids; I d =,1 I mx chrkteringoji srovė, kurios titinkm įtmp U d nusko puslidininkinės medžigos tipą; I mx didžiusioji tiesioginės srovės I vertė, ki diods sudeg Aukštuose džniuose ( f > 1 MH) moduliuotų signlų detekciji nudojmi tškinii diodi, kurių rjerinė tlp C pn yr minimli (C pn < 1 pf). Tškinio diodo detektorius konstrukcij prodyt 24 pv. A Metlo dt (nods A ) p + Nuskurdint p n sndūros sritis n n + K Ktods K 24. pv. Puslidininkinis diods tškinis detektorius Česlovs Pvsris VILNIUS

17 Elektroninių įtisų, tme trpe ir detektorinių įtisų, triukšmi turi ūti minimlūs. Li ukštuose džniuose, ki f > 1 GHz, nudojmi lnsinii detektorii su dviem puslidininkiniis diodis, ki vienodų detektorių tveju glim sumžinti triukšmus. Akivizdu, kd puslidininkinės plokštelės pviršiuje šli esntis du puslidininkinii diodinii drinii turi eveik vienodus prmetrus ir todėl tink mžtriukšmio lnsinio detektorius konstrvimui m. JAV Belo kompnijoje uvo tliekmi germnio plokštelės pviršiuje šli ptlpintų tškinių diodų tyrimi, kurių eksperimentinė schem prodyt 25 pv. I 1 A 1 E A 2 K p + p + + Ɛ 2 Ɛ 1 n L Ge + n + K B I 2 Atrsts 1947 m.: Brteins Brdins Šokli α o = I 2 /I 1 2,5? L < L d p (n). Noelio premij 25 pv. Puslidininkinis lnsinis detektorius (dvigus diods) ir jo tyrimo schem, či: A 1, 2 titinkmi pirmojo ir ntrojo diodų nodi; K endrs ktods; B zė; E emiteris; K kolektorius; L tstums trp diodinių drinių; L d p (n) šlutinių krūvininkų p skylių n puslidininkyje difuzijos ilgis Germnio (Ge) plokštelės pviršiuje šli ptlpintų tškinių diodų eksperimentinii tyrimi netikėti prodė sąsją trp srovių I 1 ir I 2 (25 pv.), teknčių pirmojo diodo A 1 -K ir ntrojo diodo A 2 -K grndinėse. Buvo steėt srovės I 2 tiesioginė priklusomyė nuo srovės I 1 ir guts sntykis α o = I 2 /I 1 2,5?, o ti titiko stiprinimo efektą! Tip uvo trsts dvipolis tškinis trnzistorius Trnzistorii Dvipolis trnzistorius puslidininkinis n-p-n r p-n-p drinys, prodyts 26 pv.,, krtu su jo žymenimis 26 pv., e. p-n-p n-p-n E EB E KB E K E K E n (p) p (n) n (p) K B c B d pn K d pn E B d p-n-p e n-p-n 26 pv. Dvipolio trnzistorius n-p-n r p-n-p drinys () ir jų žymenys () (e), či: E, B ir K titinkmi emiteris, zė ir kolektorius; E EB ir E KB elektrinių lukų kryptys titinkmi emiterio-zės ir kolektorius-zės p n sndūrų nuskurdintuose srityse (pžymėtos tškuotomis sritimis), kurių storii d pn E, K Česlovs Pvsris VILNIUS

18 Dvipolio trnzistorius ekvivlentinė schem su puslidininkiis diodis prodyt 27 pv. p n p n p n E K E K B 27 pv. Dvipolio p-n-p () r n-p-n () trnzistorius diodinis ekvivlents, nudojms Eerso-Molo modelyje Dvipolio trnzistorius diodinio ekvivlento (27 pv., ) tikyms Eerso-Molo modelyje n-p-n drinio tveju prodyts 28 pv. B n I dif E p I dif K n E I E I e D E D K I k K + U EB + I e = (α o i I dif K ) I B B I k = (α o I dif E ) U KB 28 pv. Dvipolio n p n trnzistorius Eerso ir Molo ekvivlentine schem endros zės (BB) jungimo grndinėje su ekvivlentiniis diodis D E, K, či: α o = /I E normlioje veikoje; α o i = I E / inversinėje veikoje Dvipolio n p n trnzistorius jungimo schemos VACh mtvimo metu prodytos 29 pv. I E T + + I B T + U EB + U KB U BE U KE I B I E endros zės (BB) I B T I E endro emiterio (BE) U BK U EK + + c endro kolektorius (BK) 29 pv. Dvipolio n p n trnzistorius jungimo schemos, či p n p tveju srovių I E, B, K kryptis ir įtmpų U EB, BE, KB, EK poliškumi yr priešingi Česlovs Pvsris VILNIUS

19 Dvipolio trnzistorius pmtinii prmetri išreiškimi tip: sttinii β o = /I B, α o = /I E, (56) diferencilinii β = / I B, α = / I E, či: β, o diferencilinis ir sttinis zės srovių I B, = stiprinimo koeficienti BE schemoje; α, o diferencilinis ir sttinis emiterio srovių I E, = perdvimo koeficienti BB schemoje. Dvipolio trnzistorius srovių lnso lygtis: I E = = = + I B =, I E ~ = ~ + I B ~, i E = i K + i B, I E = + I B. (57) Iš (56) ir (57), ki α, o > ir β, o >, gunme: ir šios priklusomyės prodytos 3 pv. β, o = α, o /(1 α, o), α, o = β, o /( β, o + 1), (58) β o ,5 1 α o 3 pv. Koeficientų α, o ir β, o trpusvio sąryšio priklusomyė Iš Eerso-Molo modelio (28 pv.) išpluki dvipolio trnzistorius VACh : I E = 11 [exp (U BE /ϕ T) 1)] + 12 [exp (U BK /ϕ T) 1], = 21 [exp (U BE /ϕ T) 1)] + 22 [exp (U BK /ϕ T) 1], (59) I B = 31 [exp (U BE /ϕ T) 1)] + 32 [exp (U BK /ϕ T) 1], či prmetri i j (i, j = 1, 2, 3) išreikšti per titinkmų ekvivlentinių diodų D E, K ir D K titinkms soties sroves I DE s ir I DK s tglinėmis kryptimis (23 pv.): 11 = I DE s, 12 = α o i I DK s, 21 = α o I DE s, (6) 22 = I DK s, 31 = (1 α o ) I DE s, 32 = (1 α o i ) I DK s, Išriškose (59) pstoviosios įtmpos U BE ir U BK yr įršomos su ženklu: + tiesiogine kryptimi ir užtvrine (tgline) kryptimi; I DE s ir I DK s emiterio-zės ir kolektorius-zės p n sndūrų tglinės srovės, ki kit p n sndūr yr tjungt per ją teknti srovė lygi nuliui; α o i inversinio jungimo tveju, ki kolektorius K yr sukeists vietomis su emiteriu E ir šiuo tveju β, o i = α, o i /(1 α, o i ). Visose dvipolio trnzistorius jungimo schemose (29 pv.) jo veiki nuskyti yr nudojmos: įėjimo VACh I E, B (U EB, BE ), esnt užduoti įtmpi U KB, KE = const; išėjimo VACh (U KB, KE ), esnt užduoti srovei I E, B = const; perdvimo chrkteristik (U EB, BE ), esnt užduoti įtmpi U KB, KE = const. Česlovs Pvsris VILNIUS

20 Iš perdvimo chrkteristikos (U EB, BE ) kintmojo signlo tveju kolektorius srovių priklusomyės nuo emiterio-zės (BB schemoje) r zės-emiterio (BE schemoje) titinkmų įtmpų U EB, BE yr nuskomos titinkmis diferenciliniis sttumis S, e : S, e = [ (U EB, BE )] ' U EB, BE = / U EB, BE = /ϕ T, ki U KB, KE = const. (61) Dvipolio n-p-n trnzistorius VACh BB jungimo tveju prodytos 31 pv. U KB = I E U KB > I E > U EB 31 pv. Dvipolio n-p-n trnzistorius įėjimo ir perdvimo VACh (), ei išėjimo VACh () Dvipolio n-p-n trnzistorius VACh BE jungimo tveju prodytos 32 pv. U KB I E = U KB I B U KE = U KE > 2 1 I B > I B = U BE U E 32 pv. Dvipolio n-p-n trnzistorius įėjimo ir perdvimo VACh (), ei išėjimo VACh (), či U E Erlio įtmp U KE1 U KE U KE2 U KE Dvipolio trnzistorius įėjimo vrž R EB, BE e pstoviji srovei: R EB = U EB /I E U KB = const = U EB exp (U EB /ϕ T)/I DE s, (BB) R BE e = U BE /I B U KE = const = U BE /[I B s exp (U BE /ϕ T)]. (BE) Dvipolio trnzistorius diferencilinė įėjimo vrž r EB, BE e : r EB = (U EB ~ / ~ )/(I E ~ / ~ ) U KB = const = α /S = α ϕ T /, (BB) r BE e = (U BE ~ / ~ ) ( ~ /I B ~ ) U KE = const = β /S e = β ϕ T /. (BE) (62) (63) Česlovs Pvsris VILNIUS

21 Dvipolio trnzistorius išėjimo vrž R KB, KE e pstoviji srovei: R KB = U KB / I E = const = U KB exp (U EB /ϕ T)/I DK s, (BB) R KE e = U KE / I B = const = U KE /[ e s exp (U BE /ϕ T )]. (BE) (64) Dvipolio trnzistorius diferencilinė išėjimo vrž r KB, KE e : r KB = U KB / I E = const = ϕ T exp (U KB /ϕ T)/[(1 α o α oi ) I DK s ], (BB) r KE e = U KE / I B = const = ϕ T (1 α o ) exp (U KB /ϕ T)/[(1 α o α o i ) I DK s ]. (BE) Dvipolio trnzistorius džninės chrkteristikos pršomos šiomis proksimcijomis: α ( j ω) α o exp { j ω [(ν ϕ /ω ) + (2 π τ d K )]}/[1 + j (ω /ω α )], (BB) β ( j ω) β o exp { j ω [(ν /ω ) + (2 π ω τ d K )]}/[1 + j (ω /ω β )], (BE) či: ω α, β riinii džnii titinkmi BB ir BE jungimo schemose, ki džnis ω tenkin sąlygs: Česlovs Pvsris VILNIUS (65) (66) [α, β ] (ω) ω = ω α, β = [α o, β o ]/ 2,71 [α o, β o ]; (67) τ d K kintmojo signlo vėlinimo trukmės konstnt nuskurdintoje kolektorinės p n sndūros srityje d pn K (26 pv., ); ν ϕ kolektorius K kintmosios srovės fzės ϕ α tžvilgiu emiterio E srovės I E ptikslinimo koeficients. Riinių džnių ω α, β pirėžtis išpluki iš džninių chrkteristikų [α, β ] (ω), prodytų 33 pv. β, α 1 1,5 β ω const ω T ω, MHz 33 pv. Dvipolio trnzistorius džninės chrkteristikos α (ω) ir β (ω) titinkmi BB ir BE jungimo schemose Iš srovių lnso lygties (49): I E = + I B, išpluki dvipolio trnzistorius srovių vektorinės digrmos, prodytos 34 pv. Im β o β o /1,4 ω α o /1,4 ω β β (ω) α o β (ω T) = 1 I E I B Re Im ω T ϕ α α (ω) c 34 pv. Dvipolio trnzistorius srovių I E = + I B vektorinės digrmos ω α ω ω α I E I B Re Im ϕ α = 57 o ω = ω α I E I B Re

22 6.3. Elektrinių signlų stiprinims dvipolio trnzistorius BE pkopos stiprintuvo ekvivlentinė schem su elektriški vldomu rezistoriniu pstoviosios mitinimo įtmpos Ɛ KE dlikliu prodyt 35 pv. U in + I B T B K R U iš R KE e + Ɛ KE U iš = U in R KE e /(R KE e + R ), (68) K u (e) = U iš /U in S R. (69) U BE E I E 35 pv. Pstoviosios mitinimo įtmpos Ɛ KE rezistorinis dliklis trnzistorinės BE stiprinimo pkopos ekvivlents Trnzistorinės BE stiprinimo pkopos veiką piškinnti digrm išėjimo VACh ir joje tidėt pkrovos R tiesė prodytos 36 pv. mx R U KB = s s c I B I B > I B = U KS Ɛ KE U KE 36 pv. Apkrovos R tiesė trnzistorinės BE pkopos išėjimo VACh koordinčių {, U KE } plokštumoje Iš Omo dėsnio visi išėjimo U iš grndinei (35 pv.) pkrovos R tiesė yr pršom ši lygtimi: či: mx = Ɛ KE /R, ir iš či, ei 35 pv. rndme: = mx U KE /R r = (Ɛ KE U KE )/R, (7) U iš = Ɛ KE U R K = Ɛ KE ( R ) = Ɛ KE [Ɛ KE R /(R + R KE e )] = = Ɛ KE R KE e /(R + R KE e ) = Ɛ 2 KE /{[e s R exp (U BE /ϕ T)] + Ɛ KE }, (71) K u (e) = U iš / U BE I B = const = Ɛ 2 KE R /[ϕ T ( R + Ɛ KE ) 2 ] = = K u (e) = S e R Ɛ 2 KE /( R + Ɛ KE ) 2. (72) Česlovs Pvsris VILNIUS

23 Trnzistorinės BE stiprinimo pkopos (35 pv.) įtmpos diferencilinio stiprinimo koeficiento K u (e) priklusomyės nuo pkrovos vržos R, pskičiuotos iš (72), prodytos 37 pv.,, krtu su piškinnčiomis digrmomis (). mx s I B (s) U KB = R c U KE = U iš ~ R I B = const Ɛ KE I B = const I B = e I B > U KE 37 pv. Trnzistorinės BE stiprinimo pkopos (35 pv.) įtmpos diferencilinio stiprinimo koeficiento K u (e) priklusomyės nuo pkrovos vržos R () ir piškinnčios digrmos () K u (e) Ɛ KE = 1 V, = 5 ma, I B const Ɛ KE = 1 V, ~ 1/R, I B = const R, kω Dvipolio trnzistorius elektrinių svyių pgrindinės plyginmosios vertės įviriose jungimų schemose yr pteiktos 1-ioje lentelėje. 1 lentelė Trnzistorius jungimo grndinė Trnzistorius įėjimo diferencilinė Vrž Trnzistorius išėjimo diferencilinė Vrž Stiprinims: srovės//įtmpos glios K i, u, p Srovė, įtmp: įėjime//išėjime Bendros zės ( BB ) Bendro emiterio ( BE ) Bendro kolektorius ( BK ), emiterinio krtotuvo ( EK ) r in li mž: 1 3 Ω didelė: 1 1 kω li didelė: 1 kω 1 MΩ r iš li didelė: 1 kω 1 MΩ vidutinė: kω vidutinė: kω, ki I B = const; mž:,1 1 kω, ki I B const 1 // >> 1 didelis >> 1 // >> 1 li didelis >> 1 // 1 didelis I E, U EB //, U KB I B, U BE //, U KE I B, U BK //I E, U EK Česlovs Pvsris VILNIUS

24 6.4. Vienpolis (unipolirinis, luko) trnzistorius Elektroninių vkuuminių lempų eroje rdiofiziki ir elektronikos inžinierii ndė sukurti kietkūnį puslidininkinį įtisą vkuuminio triodo nlogą, vldomą elektriniu luku m. Lilienfelds ir 193 m. Heils psiūlė luko trnzistorių konstrukcijų vrintus, kurie, dej, tuo metu neglėjo ūti įgyvendinti dėl nepknkmų tuometinių teorinių žinių pie puslidininkines medžigs ir titinkmų technologijų neuvimo m. Šokli pgmino luko trnzistorių, kuris, dej, neveikė! Nuo 196 m. prsidėjo luko trnzistorių er, kuri, lygigrečii su dvipoliis trnzistorius, tęsisi ir šiuo metu... Luko trnzistorių glimos konstrukcijos ir veikimo principi išpluki iš elektri lidus kūno vržos R keitimo ūdų, kurie prodyti 38 pv. R S ρ l 38 pv. Lidus kūno, pvyzdžiui, cilindrinio, vržos R keitimo ūdi, či: S ir l cilindro skerspjūvio, sttmeno simetrijos šii, plots ir ilgi; ρ cilindro medžigos svitoji elektrinė vrž Cilindrinio kūno (38 pv.) elektrinė vrž R išreiškim tip: R = ( ρ l )/S. (73) Iš (73) išpluki trys ūdi keisti kūno elektrinę vržą keičint skerspjūvio plotą S, keičint išilginį ilgį l ir keičint kūną sudrnčios medžigos svitąją elektrinę vržą ρ. Ti lemi sntykini didelę luko trnzistorių įvirovę. Luko trnzistorių žymenys prodyti 39 pv. D D D D D D G G G G G G S S c S d S e S f D D D S G G G S S g h i S 39 pv. Luko trnzistorių žymenys Europos stndrts (Amerikos stndrte nėr rižoms pskritims) Luko trnzistorių žymenyse (39 pv.) prodyt: G užtūr (sklendė); S ištk; D sntk; d n ir p knlo sndūrinii; e h n ir p knlo MOP metls-oksids-puslidininkis (r MDP metls-dielektriks-puslidininkis); i n knlo Šotkio. Česlovs Pvsris VILNIUS

25 Tipinis tidrytojo ei uždrytojo sndūrinio n- knlo luko trnzistorius plnriosios (pviršinės) konstrukcijos drinio pjūvis prodyts 4 pv. S G D l k S G D n + n + p + n + n + p + n dk n Pdėkls Pdėkls tidrytojo n- knlo uždrytojo n- knlo 4 pv. Atidrytojo ei uždrytojo sndūrinio n knlo luko trnzistorius plnriosios (pviršinės) konstrukcijos drinio pjūvis, či tškuotos sritys žymi užtūros G p + n sndūros nuskurdints sritis 4 pv. pžymėt: n sntykini silpni donorinėmis priemišomis N d = cm 3 legiruot puslidininkinė elektroninio lidumo sritis; n + sntykini stiprii donorinėmis priemišomis N d = cm 3 legiruot puslidininkinė elektroninio lidumo sritis; p + sntykini stiprii kceptorinėmis priemišomis N = cm 3 legiruot puslidininkinė skylinio lidumo sritis; d k ir l k titinkmi knlo storis ir ilgis; Pdėkls elektri nelidi ir šilumi lidi sritis. Iš 4 pv. mtome, kd sndūrinių luko trnzistorių veik pgrįst knlo, esnčio po užtūros G p + sritimi, vržos priklusomye nuo knlo skerspjūvio ploto S k, kuris, svo ruožtu, prikluso nuo užtūros G p + n sndūros nuskurdints srities storio d pn sndo d pn k knle n- srityje. Atidrytojo sndūrinio luko trnzistorius (4 pv., ) knlo n srities, esnčios po p + sritimi užtūr G, vržą R k yr išreiškim tip: R k = ρ k l k /( h k l G ) = R k o /[ 1 ( U GS / U s ) 1/2 ], ki U GS U s, (74) či: R k o = ρ k l k /(W k l G ) minimli tidryto knlo vrž, ki U GS = ir U DS = ; ρ k, l G titinkmi knlo svitoji vrž ir plotis sttmeni piešinio plokštumi; U s slenkstinė užtūros G įtmp, kurii esnt tidrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius knls yr visiški uždroms užtūros G p + n sndūros nuskurdint sritis d pn (n) visiški užpildo knlo sritį, o uždrytojo knlo tveju tvirkščii knls yr truputi tidroms prdroms, ir juo tek sntkos D srovė I D,1 I D s mx ; I D s mx sntkos D srovė, ki įtmp U SG = ir U DG U s, ir iš či įtmpą U s glim pirėžti kip įtmpos vertę, kurii esnt sntkos D srovė I D =,1 I D s mx, ki U DG U s. Atidrytojo (4 pv., ) ir uždrytojo (4 pv., ) sndūrinių luko trnzistorių knlo vržos R k priklusomyė nuo sntykio U GS /U s prodyt 41 pv. R k Uždrytojo Atidrytojo R k o,4,8 U GS /U s 41 pv. Sndūrinių luko trnzistorių knlo vržos R k kitimo kryptys Česlovs Pvsris VILNIUS

26 Bendros ištkos (BS) endrištkėje schemoje tidrytojo n- knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) ir išėjimo VACh I D (U DS ) prodytos 42 pv., o uždrytojo n- knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) ir išėjimo VACh I D (U DS ) prodytos 43 pv. I D I D U k U GS = U DS2 > U DS1 > I D mx I D mx I D U GS <,1 I Dmx U s U GS 42 pv. Bendrištkėje schemoje (BS) tidrytojo n- knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) () ir išėjimo VACh I D (U DS ) () U DS U GS = U s U DS I D I D U k U GS = 2 U s I D s mx I D s mx U DS2 > U DS1 > I D I D s U GS >,1 I D s mx U s 2 U s U GS,1 I D s mx 43 pv. Bendrištkėje schemoje (BS) uždrytojo n- knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) () ir išėjimo VACh I D (U DS ) () Iš 42 ir 43 pv. mtome, kd tidrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius I D mx titink sntkos D srovės I D vertę, ki U GS = ir U DS >, o uždrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius I D s mx titink sntkos D srovės I D vertę, ki U GS = 2 U s ir U DS U k, či U k U s ir titink U DS vertę, nurodnčią rią trp išėjimo VACh prdinės, ki I D U DS, ir sąsmukos, ki I D const, sričių. Atidrytojo ir uždrytojo p- knlo sndūrinių luko trnzistorių VACh nlogiškos prodytoms 42 ir 43 pv., kuriose įtmpos U DS ir U GS yr priešingų ženklų. Į BI schemą įjungto tidrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) (42 pv., ), ki U GS U s, yr pršom ši proksimcij: I D I D mx [1 ( U GS / U s )] 2, (75) o uždrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) (43 pv., ), ki U s U GS 2 U s, yr pršom ši proksimcij: U DS I D I D s mx [1 ( U GS / U s )] 2, (76) U GS = U s U DS Česlovs Pvsris VILNIUS

27 Į BI schemą įjungto sndūrinio luko trnzistorius išėjimo VACh prdinė sritis (42 ir 43 pv, ), ki įtmp U DS U k, yr pršom ši proksimcine išrišk: I D = I D s mx [2 ( U s U GS ) U DS U DS 2 ]/U s 2 = I D s mx (2 U k U DS U DS 2 )/U s 2, (77) či U DS U k. Iš 42 ir 43 pv. prodytų VACh pskičiuojme: diferencilinė išėjimo vrž r DS s : iš či r DS s vertę išėjimo VACh prdinėje srityje: r DS s = U DS / I D = U DS~ /I D~, ki U GS = const, (78) r DS s = U s 2 /[2 I D mx ( U s U GS U DS )] = U s 2 /{2 U k I D mx [1 ( U DS / U k )]}; (79) či U DS U k. diferencilinį sttumą S s kintmji srovei, ki U DS = const: S s = I D / U GS = [I D (U GS )] ' UGS = const = I D~ /U GS~ 2 I D mx ( U s U GS )/U s 2 = 2 (I D mx I D ) 1/2 / U s, (8) či U GS U s ir U DS = const. Iš (8) mtome, jog S s didėj, didėjnt sntkos D pstoviji srovei I D, ir todėl yr didžiusioji vertė S s mx, ki I D = I D mx, ir iš (8) rndme: S s mx 2 I D mx / U s. (81) Uždrytojo knlo sndūrinio luko trnzistorius tveju išriškose (77) (81) vertę I D mx I D s mx Elektrinių signlų stiprinims BS stiprintuvo su luko trnzistoriumi ekvivlentinis nlogs elektriški vldomo rezistorinio įtmpos dliklio veik prodyt 44 pv. I D R U GS I G T G D S R DS s U iš + Ɛ DS + 44 pv. BS stiprintuvo su luko trnzistoriumi ekvivlentinis nlogs, či R DS s R k įtmp U GS vldom vrž trp išvdų D ir S BS stiprintuvo, prodyto 44 pv., veik piškinm tidėjus pkrovos R tiesę išėjimo VACh koordinčių {I D, U DS } plokštumoje, prodytoje 45 pv. Česlovs Pvsris VILNIUS

28 I D I D mx I D mx R U k s U GS = I D c U GS U GS < U GS = U s Ɛ DS U U DS DS 45 pv. Apkrovos tiesė R luko trnzistorius išėjimo VACh koordinčių {I D, U DS } plokštumoje Iš Omo dėsnio visi išėjimo U iš grndinei (43 pv.) pkrovos R tiesė yr pršom ši lygtimi: I D = I D mx U DS /R r I D = ( Ɛ DS U DS )/R, (82) či: I D mx = Ɛ DS /R. BS schemos (44 pv.) išėjimo įtmp U iš kint riose: U iš Ɛ DS /{1 + {R I D mx [ 1 ( U GS / U s )]}/ U s } Ɛ DS, (83) ir todėl pstoviosios įtmpos stiprinimo koeficients K U s tenkin nelygyę: K U s = U iš /U in Ɛ DS /U s > 1, ki Ɛ DS > U s, (84) o kintmosios įtmpos diferencilinis stiprinimo koeficients K u s išreiškims tip: ir yr: K u s = U iš / U in = U iš /U in, ki U GS = const, (85) K u s R I D mx Ɛ DS /{ U s + R I D mx [ 1 ( U GS / U s )]} 2 S s R. (86) Iš (86) pskičiuotos K u s priklusomyės nuo sntykio U GS /U s ir R prodytos 46 pv. K u s K u s R = 1 kω R = 1 Ω 2,5 1,5,5 U GS < U GS =,2,6 1 U GS /U s 1 2 R m R, kω 46 pv. BS schemos kintmosios įtmpos stiprinimo diferencilinio koeficiento K u s priklusomyės nuo U GS /U s () ir R () piškinimo digrmos, či R m optimliusi R vertė, ki K u s yr didžiusios vertės K u s mx Česlovs Pvsris VILNIUS

29 MOP (MDP) luko trnzistorių veik pgrįst knlo srities svitosios elektrinės vržos ρ k keitimu elektriniu luku, indukuojmu užtūros G įtmp U GS. Įterpto ei indukuoto n r p knlo MOP (MDP) trnzistorių plnriosios konstrukcijos pjūvii, n knlo tveju, yr prodyti 47 pv., titinkmi ir. S G n D SiO 2 n + n + p Si S n i G SiO 2 D n + n + p Si 47 pv. Įterpto () ir indukuoto () n knlo MOP (MDP) trnzistorių plnriosios konstrukcijos pjūvii Iš 47 pv.,, mtome, kd įterpto knlo MOP trnzistorius vrž R DS R k, ki U GS =, yr minimli R DS min ir, esnt įtmpi U DS >, tek sntkos D mksimli srovė I D mx U DS /R DS min. Kit vertus, iš 47 pv.,, mtome, kd indukuoto knlo MOP trnzistorius vrž R DS, ki U GS =, yr mksimli R DS mx ir, esnt įtmpi U DS >, tek sntkos D minimli srovė I D min I s tglinė p n + sndūros srovė (55). Įterpto n- knlo MOP trnzistorius VACh prodytos 48 pv., o indukuoto n i- knlo MOP trnzistorius VACh prodytos 49 pv. I D I D U k U GS = I D mx I D mx U DS2 > U DS1 > I D I D s U GS < U s,1 I Dmx U GS,1 I Dmx 48 pv. Bendrištkėje schemoje (BS) įterpto n- knlo MOP trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) () ir išėjimo VACh I D (U DS ) () U DS U GS = U s U DS I D I D U k U GS > 2 U s I D s mx U DS2 > U DS1 > I D s mx I D U GS = 2 U s U GS < 2 U s,1 I D s mx U s 2 U s U GS,1 I D s mx 49 pv. Į endrištkę (BI) schemą įjungto indukuoto n knlo MOP trnzistorius perdvimo chrkteristik I D (U GS ) () ir išėjimo VACh () U DS U GS = U s U DS Česlovs Pvsris VILNIUS

30 Luko trnzistorius džninė chrkteristik K u ( j ω) pršom ši proksimcij: K u ( j ω) [K u exp ( j ν ϕ )]/[1 + j (ω /ω u)], (87) či: ν ϕ išėjimo signlo U iš fzės ϕ iš įėjimo įtmpos U in tžvilgiu ptikslinimo koeficients, priklusntis nuo luko trnzistorius jungimo schemos ir nusttoms eksperimentiniis mtvimis; ω u riinis įtmpos stiprinimo džnis, kurim esnt K u (ω) ω = ω u = K u / 2,71 K u ; K u vienpolio trnzistorius žemdžnis diferencilinis įtmpos stiprinimo koeficients titinkmoje jungimo schemoje, ki ω. Iš (87) rndme K u modulio džninę priklusomyę K u (ω): K u (ω) = U iš /U in = [(Re K u ) 2 + (Im K u ) 2 ] 1/2 = K u (ω) = K u /[1 + (ω /ω u) 2 ] 1/2, (88) ir fzinę priklusomyę ϕ u (ω): ϕ u (ω) = rctg [(Im K u )/( Re K u )] = či įtmpos U in stiprinimo riinį džnį ω u rndme tip: rctg {[sinν ϕ + (ω /ω u) cosν ϕ ]/[cosν ϕ (ω /ω u) sinν ϕ ]}, (89) 1/ω u = 1/ω G + 1/ω R + 1/ω d k. (9) či: ω G = 1/τ G užtūros G vldymo efektyvumo riinis džnis, išreiškims per vienpolio trnzistorius užtūros G trukmės konstntą τ G (R G + R S ) C GS, či R G, S ir C GS titinkmi užtūros ir ištkos ominės vržos, ei przitinė tlp; ω R = 1/τ R knlo vržos R k pokyčio R k efektyvumo riinis džnis, išreiškims per knlo vržos R k kitimo efektyvumo trukmės konstnt τ R R k C GS; ω d (k) = 1/τ d (k) = = 2 v s /L k knlo riinis džnis, išreiškims per knlo inertiškumą nusknčią trukmės konstntą τ d (k), įskitnčią pgrindinių krūvininkų lėkio trukmę t d (k) per luko trnzistorius knlą L k. Iš (88) pskičiuot džninė priklusomyė K u (ω), o iš (89) fzinė priklusomyė ϕ u (ω) yr prodytos 1.77 pv. titinkmi ir. K u /K u 1,6,71 K u o / 2,2 ϕ u, o,1 1 1 ω /ω u 4 57 o,1 1 1 ω /ω u 8 5 pv. Iš (88) ir (89) pskičiuotos vienpolio trnzistorius įtmpos stiprinimo koeficiento K u ( j ω) modulio džninė priklusomyė () ir fzinė priklusomyė () Česlovs Pvsris VILNIUS

31 Luko trnzistorius riinių džnių ω G, ω R ir ω d (k) vertės tenkin nelygyę: ir todėl ω u ω G. ω G << ω R < ω d (k). (91) Pgrindinės vienpolio (luko) trnzistorius elektrinių svyių plyginmosios vertės įviriose jungimų schemose yr pteiktos 2-ioje lentelėje. 2 lentelė Trnzistorius jungimo ūds Bendros užtūros (BU) Bendros ištkos (endrištkė) (BI) Bendros sntkos (BS) Ištkinis krtotuvs (IK) Trnzistorius įėjimo ominė vrž R in ir diferencilinė vrž r in, ki ω prikluso nuo įtmpų U SG /U s ir U DS ir kint intervle nuo 1 3 Ω iki li didelė 1 1 MΩ R in r in li didelė 1 1 MΩ li didelė 1 1 MΩ Trnzistorius išėjimo ominė vrž R iš ir diferencilinė vrž r iš, ki ω prikluso nuo įtmpų U SG /U s ir U DS ir kint intervle nuo 1 3 Ω iki didelė 1 kω 1 MΩ r iš > R iš, ki U DS > U k r iš R iš, ki U DS < U k didelė 1 kω 1 MΩ r iš > R iš, ki U SD > U k r iš R iš, ki U SD < U k Stiprinims: Srovės/įtmpos, glios K i, u, p, ki ω 1 / 2 2 R 1 6 / Srovė, įtmp: Įėjime/išėjime I S, U SG /I D, U DG 1 6 / I G, U GS /I D, U DS 1 6 / I G, U GD /I S, U SD I G, U G /I S, U D Česlovs Pvsris VILNIUS