|
Реферат: Туннелирование в микроэлектронике (Радиоэлектроника)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛАРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ
Кафедра химии
Факультет компьютерного проектирования
КУРСОВАЯ РАБОТА
по курсу: «Физико-химические основы микроэлектроники и технологии РЭС и
ЭВС»
на тему:
«ТУННЕЛИРОВАНИЕ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ »
Выполнил:
Приняла:
студент гр. 910204
Забелина И. А.
Шпаковский В.А.
Минск 2001 г.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
1. Туннельный эффект……………………………………………………………………………3
2. ПРОЯВЛЕНИЕ В НЕОДНОРОДНЫХ СТРУКТУРАХ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В УСТРОЙСТВАХ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
2.1 Контакт металл-металл…………………………………………………………...…………..5
2.2 Структура металл-диэлектрик-металл………….……………………………………………8
2.3 Токоперенос в тонких плёнках………………………………………………………………10
2.4 Туннельный пробой в p-n-переходе…………………………………………………………12
2.5 Эффекты Джозефсона………………………………………………………………………...13
2.6 Эффект Франца-Келдышева………………………………………………………………….15
3 Туннельный диод…..…………………………………………………………………………17
Литература………………………………………………………………………………………….20
1. Туннельный эффект
Рассмотрим поведение частицы при прохождении через потенциальный барьер.
Пусть частица, движущаяся слева направо, встречает на своём пути
потенциальный барьер высоты U0 и ширины l (рис. 1.1). По классическим
представлениям движение частицы будет таким:
U(x) - если энергия
частицы будет больше высоты барьера (E>U0),
то частица
беспрепятственно проходит над барьером;
U0
- если же энергия частицы будет меньше высоты барьера
E (EU0 имеется отличная от ну-
0 l x ля вероятность
того, что частица отразится от потенциального
Рис.1.1 Прохождение частицы барьера и полетит обратно. Во-вторых,
при EE, волновой вектор k2 является мнимым.
Положим его равным ik, где [pic] является действительным числом. Тогда
волновые функции [pic] и [pic] приобретут следующий вид:[pic]
[pic]
(1.9)
[pic]
(1.10)
Так как [pic], то это значит, что имеется вероятность проникновения
микрочастицы на некоторую глубину во вторую область. Эта вероятность
пропорциональна квадрату модуля волновой функции [pic]:
[pic].
(1.11)
Наличие этой вероятности делает возможным прохождение микрочастиц сквозь
потенциальный барьер конечной толщины l (рис. 1.1). Такое просачивание
получило название туннельного эффекта. По формуле (1.11) коэффициент
прозрачности такого барьера будет равен:
[pic],
(1.12)
где D0 – коэффициент пропорциональности, зависящий от формы барьера.
Особенностью туннельного эффекта является то, что при туннельном
просачивании сквозь потенциальный барьер энергия микрочастиц не меняется:
они покидают барьер с той же энергией, с какой в него входят.
Туннельный эффект играет большую роль в электронных приборах. Он
обуславливает протекание таких явлений, как эмиссия электронов под
действием сильного поля, прохождение тока через диэлектрические плёнки,
пробой p-n перехода; на его основе созданы туннельные диоды,
разрабатываются активные плёночные элементы.
2.1 КОНТАКТ МЕТАЛЛ-МЕТАЛЛ
Рассмотрим плотный контакт двух металлов М1 и М2 с разными работами
выхода А1 и А2 (рис. 2.1.1).
A1
A2
EF1 n21
n12
EF2
d
M1
M2
Рис. 2.1.1 Энергетическая диаграмма контакта двух металлов в
начальный момент времени
Вследствие того, что уровень Ферми EF1 в М1 (уровень Ферми это то
значение энергии уровня, выше которого значения энергии электрон принимать
не может при Т=0 К) находится выше, чем EF2 в М2, соответствующие работы
выхода А1n21 и соответствующие термоэлектронные токи I1>I2. Для этих
токов мы можем записать уравнения термоэлектронной эмиссии:
[pic];
(2.1.2)
[pic],
(2.1.3)
где А* - постоянная Ричардсона; S –площадь контакта.
После выравнивания уровней Ферми поток I2 останется неизменным, а поток
I1 уменьшиться, так как для того, чтобы перейти электрону из М1 в М2 кроме
преодоления работы выхода А1 ему необходимо преодолеть разность
потенциалов в зазоре Vk. Тогда ток I1 станет равным:
[pic].
(2.1.4)[pic]
При равенстве уровней Ферми двух металлов I1=I2 и результирующий ток
через контакт равен нулю. Величину тока, текущего из одного металла в
другой в равновесном состоянии, обозначим как Is=I1=I2.
Теперь рассмотрим процессы, происходящие в контакте при пропускании через
него внешнего тока. Пусть внешнее поле прикладывается так, что оно
складывается с напряжением Vk. Тогда полное напряжение на контакте будет
равным V1=Vk+V.
Электронный ток справа налево I2=Is останется неизменным, а ток слева
направо уменьшиться, так как высота энергетического барьера для этих
электронов увеличится. Уравнение для тока I1 можно записать в виде:
[pic].
(2.1.5)
Так как Is=I1 в выражении (2.4), то получим:
[pic].
(2.1.6)
Результирующий ток будет направлен справа налево и равен:
[pic].
(2.1.7)
В случае, если внешняя разность потенциалов приложена в обратном
направлении, то ток I1 будет больше, чем I2=Is. В этом случае ток I1
равен:
[pic], (2.1.8)
тогда результирующий ток равен:
[pic].
(2.1.9)
Если току и напряжению приписывать положительный знак, когда они
направлены слева направо, то выражение (2.1.7) для результирующего тока
примет такой же вид, как и выражение (2.1.9). Поэтому выражение (2.1.9)
называют уравнением вольтамперной характеристики контакта двух металлов.
Из выражения (2.1.9) видно, что контакт металл-металл обладает
выпрямляющим действием. При V>0 ток увеличивается по экспоненте, а при V[pic]+EF):
[pic],
(2.2.3)
где [pic]- высота потенциального барьера; d- ширина зазора; u- -
приложенное напряжение; m- масса электрона. Из полученных
выражений видно, что при малых напряжениях характеристика
линейна, а при увеличении напряжения ток резко возрастает.
Однако реальный барьер имеет более сложную форму. Поэтому
детальный расчёт вольт-амперной характеристики должен производиться с
учётом сил изображения, различия эффективных масс носителей заряда в
металле и диэлектрике, а также с учётом пространственного заряда
электронов, туннелировавших из металла в зону проводимости диэлектрика, и
электронов, попавших на ловушки в диэлектрике. Симмонсом Дж. был предложен
метод расчёта туннельного тока для барьера произвольной формы. Он ввёл
понятие о барьере средней величины. Этот метод принципиально позволяет
вычислить туннельный ток с учётом названных факторов, однако при этом
получаются очень громоздкие выражения. Анализ результатов расчёта по
методу Симмонса показывает, что при малых напряжениях вольтамперная
характеристика является линейной, а при больших напряжениях переходит в
экспоненциальную зависимость. При дальнейшем увеличении напряжения
туннельный ток ограничивается пространственным зарядом в диэлектрике. На
рис. 2.2.1 показаны расчётные вольт-амперные характеристики с учётом
пространственного заряда.
Из рисунка видно, что большой пространственный заряд может сильно
ограничивать туннельный ток сквозь слой диэлектрика. Большое количество
экспериментальных работ было выполнено по изучению туннельного прохождения
электронов сквозь тонкие диэлектрические слои. Плёнки диэлектриков обычно
создавались либо термическим окислением металлов, либо распылением в
вакууме. Исследованию были подвергнуты плёнки Al2O3, Ta2O5, TiO2, Сu2O,
Сu2S, SiO, GeO2, и других соединений. Практически во всех системах
наблюдалось качественное совпадение экспериментальных вольт-амперных
характеристик с расчётными. В начале имеет место линейное возрастание тока
с ростом напряжения, затем оно переходит в экспоненциальное с последующим
замедлением роста тока. Последнее обстоятельство, как и предполагалось при
теоретическом расчёте, вызвано ловушками в диэлектрических слоях. При
соответствующем подборе высоты контактного барьера, эффективной площади
структуры, эффективной массы электрона в диэлектрике и других параметров
наблюдается количественное совпадение. На рис. 2.2.2 приведена вольт-
амперная характеристика туннельного тока сквозь слой А12О3 толщиной d=2,3
нм. Точками показаны экспериментальные результаты, сплошной линией –
расчётные. Наблюдаемые в отдельных случаях количественные расхождения в
теоритических и экспериментальных результах вызваны, по-видимому,
несовершенством структуры и геометрии плёнок.
j, а/см2
107 1
2
103 3
10-1
10-5
10-9
1 10
100 1000 u, B
Рис. 2.2.1 Расчётные вольт-амперные характеристики
туннельного тока:
1 – без учёта пространственного заряда;
2 – с учётом пространственного заряда подвижных носителей;
3 – с учётом пространственного заряда на ловушках при большой
их плотности.
j, а/см2
1
10-1
10-2
10-3
10-4
0,5
1 1,5 2 u, B
Рис. 2.2.2 Вольт-амперная характеристика туннельного тока
сквозь плёнку Al2O3. Точки – экспериментальные данные,
сплошная линия – расчёт.
2.3 ТОКОПЕРЕНОС В ТОНКИХ ПЛЁНКАХ
Механизм токопереноса в тонких плёнках объясняется либо надбарьерной
эмиссией, либо туннелированием через вакуумный зазор, либо туннелированием
через ловушки в диэлектрической подложке.
Токоперенос за счёт надбарьерной эмиссии происходит благодаря переходу
электрона через уменьшенный потенциальный барьер. Уменьшение
потенциального барьера происходит как результат действия сил зеркального
изображения и электрического поля. Более подробно это явление я
рассматривать не буду, так как оно выходит за рамки курсового проекта.
Если расстояние между зёрнами плёнки лежит в пределах 1…5 нм (зерно – это
область в плёнке, где структура кристаллографической решётки симметрична),
то для типичного значения работы выхода от 2 до 6 эВ при температурах, не
превышающих 300 К, преобладающим механизмом токопереноса будет
туннелирование.
При туннелировании полная энергия электрона не меняется. Поэтому, когда
электрон переходит из одного зерна в другое, энергия его остаётся прежней
(электрон переходит с энергетического уровня первого зерна на
энергетический уровень второго, расположенный на такой же высоте). Такой
переход возможен, если в зёрнах есть свободные энергетические уровни с
соответствующей энергией и, кроме того, в одном из зёрен на этих уровнях
имеются электроны (рис. 2.3.1).
Рис. 2.3.1 Туннелирование при отсутствии внешнего поля
В отсутствие электрического поля количество электронов, переходящих из
одного зерна в другое, одинаковы и направленного потока электронов нет.
При воздействии на систему электрического поля энергетические уровни зерен
сдвигаются (рис. 2.3.2).
Рис. 2.3.2 Туннелирование при наличии внешнего поля
Уровень Ферми первого зерна смещается относительно уровня Ферми второго на
величину [pic], где u – приложенное напряжение. Следовательно, против
заполненных уровней первого зерна окажутся пустые уровни второго зерна.
Электроны начнут переходить из первого зерна во второе. Потечёт
электрический ток, плотность которого зависит от напряжённости поля. В
области сильных полей, когда величина приложенного поля значительно больше
значения суммы работы выхода и уровня Ферми, ток экспоненциально зависит
от величины, обратной действующему полю. Заметим, что туннельный ток
квадратично зависит от температуры.
В металлических плёнках дискретной структуры может быть ещё один
туннельный механизм переноса носителей. Это – так называемое
активированное туннелирование: носители заряда, термически возбуждённые
над электростатическим потенциальным барьером, туннелируют от одной
нейтральной частицы к другой. В слабых полях проводимость, определяемая
этим механизмом, подчиняется закону Ома и экспоненциально зависит от
обратной температуры, размеров зёрен и расстояния между ними. В области
сильных полей происходит отклонение от закона Ома, которое сильно зависит
от температуры и пропорционально [pic].
Рассмотренные механизмы относились к переносу носителей через свободное
пространство между зёрнами. Однако высота потенциального барьера при
туннелировании через вакуум близка к работе выхода металла, а при
туннелировании через диэлектрик она много меньше и равна разности работ
выхода металла и электронного сродства диэлектрика. Снижение высоты
барьера повышает вероятность туннелирования. Кроме того, из-за большой
диэлектрической проницаемости подложки энергия активации меньше, чем в
вакууме. Таким образом, туннельный ток через подложку должен быть
значительным. Проводимость через подложку осуществляется либо прямым
туннелированием, либо туннелированием через стабильные энергетические
примесные состояния и ловушки.
2.4 ТУННЕЛЬНЫЙ ПРОБОЙ В p-n-ПЕРЕХОДЕ
Пробоем называют резкое увеличение тока через переход в области обратных
напряжений, превышающих напряжение, называемое напряжением пробоя.
Туннельный пробой связан с туннельным эффектом – переходом электронов
сквозь потенциальный барьер без изменения энергии. Туннельный пробой
наблюдается только при очень малой толщине барьера – порядка 10 нм, то
есть в переходах между сильнолегированными p- и n- областями (порядка 1018
см-3). На рис.2.4.1 показана энергетическая диаграмма p-n-перехода при
обратном напряжении, стрелкой обозначено направление туннельного перехода
электрона из валентной зоны p-области в зону проводимости n-области.
p n
Еп
Еф 3
Ев
?Ез (?0+|U|)
?Eтун 1 2
Еп
Еф
Ев
Рис. 2.4.1 Энергетическая диаграмма p-n-перехода при
обратном напряжении.
Еп – дно зоны проводимости; Еф – уровень Ферми; Ев – потолок
валентной зоны.
Электрон туннелирует из точки 1 в точку 2, он проходит под энергетическим
барьером треугольной формы (заштрихованный треугольник с вершинами 1-3),
энергия электрона при этом не изменяется.
Туннельные переходы возможны для электронов, энергия которых
соответствует интервалу туннелирования ?Етун, в котором по обе стороны
расположены разрешённые уровни энергии. Высота барьера равна ?Ез, она, как
правило, меньше высоты p-n-перехода, равной q(?0+|U|). Толщина барьера с
ростом обратного напряжения уменьшается, что повышает вероятность
туннелирования. Туннельный ток резко увеличивается, так как возрастает
интервал туннелирования и число электронов в нём. Туннельный пробой в
чистом виде проявляется только при высоких концентрациях примесей (более
[pic]), а напряжение пробоя составляет 0-5 В. При повышении температуры
ширина запрещённой зоны незначительно уменьшается и напряжение пробоя
снижается. Таким образом, температурный коэффициент напряжения туннельного
пробоя отрицателен.
2.5 ЭФФЕКТЫ ДЖОЗЕФСОНА
В п. 2.3 рассматривалось туннельное прохождение электронов сквозь тонкие
диэлектрические плёнки, помещённые между проводящими электродами.
Туннельный ток возникает и между двумя сверхпроводниками, разделёнными
тонкой плёнкой. Однако в этом случае при толщине плёнки менее [pic]м в
системе происходит качественное изменение.
Если сверхпроводящую структуру (рис. 2.5.1) включить в цепь постоянного
тока, то через контакт будет протекать ток, однако падение напряжения на
контакте будет равно нулю. Этот эффект впервые был открыт в 1962 г.
Джозефсоном и получил название стационарного эффекта Джозефсона.
1…5 нм
СП СП
Рис. 2.5.1 Сверхпроводящая структура
Этот эффект объясняется тем, что через плёнку туннелируют куперовские
пары. Куперовская пара – это два электрона с противоположно направленными
спинами. Поэтому спин пары равен нулю, и она представляет собой бозон.
Бозоны склонны накапливаться в основном энергетическом состоянии, из
которого их сравнительно трудно перевести в возбуждённое состояние.
Следовательно, куперовские пары, придя в согласованное движение, остаются
в этом состоянии неограниченно долго. Такое согласованное движение пар и
есть ток сверхпроводимости.
Между сверхпроводниками в этом случае возможно протекание туннельного
тока обычных электронов, однако сверхпроводящий туннельный ток шунтирует
его и напряжение на контакте равно нулю. Вольт-амперная характеристика
туннельного джозефсоновского перехода показана на рис. 2.5.2.
I
I0 1
Iкр
2
0 ?g/q
U0 U
Рис. 2.5.2 Вольт-амперная характеристика перехода Джозефсона
Имеется некоторое критическое значение тока – при токах, больших
критического значения, происходит скачкообразный переход на ветвь
туннелирования обычных электронов. Линией 1 показана вольт-амперная
характеристика при туннелировании обычных электронов при Т=0 К. В этом
случае туннельный ток обычных электронов начинается лишь при напряжении
U=?g/q. При Т[pic]0 К этот ток протекает начиная с нулевого напряжения
(линия 2). Величина критического тока зависит от типа контакта и может
достигать 20 мА. Интересным свойством стационарного эффекта Джозесфона
является сильная зависимость критического тока от величины магнитного
поля: уже при небольших магнитных полях (порядка 10-4 Тл) критический ток
обращается в нуль.
Другим интересным проявлением эффекта Джозесфона является генерация
контактом переменного электромагнитного поля – нестационарный эффект
Джозесфона. Если через контакт пропустить постоянный ток I0>Iкр, то на
переходе появится напряжение U0 (рис2.5.2), а во внешней цепи наряду с
постоянным током появится переменный ток высокой частоты. Частота
колебаний достаточно высока, например при U0=1 мкВ она равна 483,6 МГц.
Кратко поясним появление переменного тока. Известно, что направление и
сила туннельного тока определяются следующим соотношением:
[pic],
(2.5.1)
где [pic]- разность фаз волновых функций, описывающих куперовские пары по
обе стороны барьера; [pic]- максимальный ток через барьер,
пропорциональный площади туннельного перехода и прозрачности барьера.
Соотношение (2.5.1) можно пояснить на модели маятников, связанных слабой
пружиной. Связь приводит к тому, что когда колебание одного маятника
опережает колебание другого по фазе, то энергия передаётся от первого
маятника ко второму. При этом поток энергии достигает максимума при
разности фаз равной ?/2. Если с опережением колеблется второй маятник, то
энергия от него передаётся первому.
В джозефсоновских контактах от одного проводника к другому переходят
куперовские пары, возвращающиеся затем в первый проводник по внешней цепи.
При этом величина и направление тока определяется теми же фазовыми
соотношениями, что и для слабо связанных механических колебательных
систем. При пропускании через джозефсоновский переход тока I от внешнего
источника, [pic] автоматически изменяется таким образом, чтобы выполнялось
условие (2.5.1). При наличии разности потенциалов между двумя
сверхпроводниками энергия куперовских пар по обе стороны барьера
отличается на величину 2qU. Известно, что между энергией частицы и
частотой волн де Бройля существует связь: [pic]. Тогда по обе стороны от
перехода будет существовать разность частот де Бройля: [pic]. Так как
энергия куперовской пары при туннельном переходе постоянно увеличивается,
то и разность фаз также будет непрерывно увеличиваться:
[pic].
(2.5.2)
Подставив это значение [pic] в формулу (2.5.1), получим формулу для
сверхпроводящей составляющей туннельного тока, текущего через переход:
[pic].
(2.5.3)
Как видно из этой формулы, ток будет переменный с частотой 2qU/h. Этим и
объясняется генерация джозефсоновским переходом переменного тока.
6. ЭФФЕКТ ФРАНЦА-КЕЛДЫША
Из теории поглощения света полупроводниками известно, что если при
поглощении полупроводником кванта излучения имеет место возбуждение
электронов из валентной зоны в зону проводимости, то такое поглощение
называется собственным или фундаментальным. Для возбуждения собственных
переходов необходимо, чтобы энергия светового кванта была больше или равна
ширины запрещённой зоны полупроводника:
[pic].
(2.6.1)
Если полупроводник поместить в электрическое поле, то согласно зонной
теории полупроводника, произойдёт наклон энергетических зон
полупроводника. В этом случае электрон валентной зоны может туннелировать
через треугольный барьер (рис. 2.6.1а).
Зона
проводимости
Зона
проводимости
Eg
h?
Валентная х
х
зона
Валентная
зона
d
d’
а)
б)
Рис. 2.6.1 Туннелирование электрона
а) без изменения энергии; б) с поглощением фотона
Высота этого барьера равна ширине запрещённой зоны Eg, а его толщина d
характеризуется выражением:
[pic],
(2.6.1)
где [pic]- величина напряжённости электрического поля. Как видно, с
увеличением величины электрического поля толщина барьера уменьшается, а,
следовательно, исходя из формулы (1.12), где d=l, увеличивается
вероятность туннелирования.
В присутствии электрического поля участие фотона с энергией h?, как видно
из рис. 2.6.1б, эквивалентно уменьшению толщины барьера до величины:
[pic]
(2.6.2)
и туннельный переход становится ещё более вероятным. Уменьшение толщины
барьера равносильно уменьшению ширины запрещённой зоны в сильном
электрическом поле. Эффект туннелирования в присутствии электрического
поля, сопровождаемый поглощением фотона, называется эффектом Франца
Келдыша. В собственном полупроводнике он проявляется как сдвиг края полосы
собственного поглощения в сторону меньших энергий. На рис. 2.6.2 показано
изменение края полосы поглощения для GaAs при разной напряжённости поля.
ln?
10 _
8 _
6 _
4 _
2
1,47 1,48
1,49 1,50 1,51 h?, эВ
Рис. 2.6.2 Край поглощения GaAs при разной напряжённости
электрического поля;
Сплошная линия - [pic]=0, штрихпунктирная - [pic]=30 кВ.
3. ТУННЕЛЬНЫЙ ДИОД
Предложенный в 1958 г. японским учёным Л. Ёсаки туннельный диод изго-
товляется из германия или арсенида галлия с высокой концентрацией примесей
(1019 — 1020 см-3 ), т. е. с очень малым удельным сопротивлением, в сотни
или
тысячи раз меньшим, чем в обычных диодах. Такие полупроводники с малым
сопротивлением называют вырожденными. Электронно-дырочный переход в
вырожденном полупроводнике получается в десятки раз тоньше (10-6 см), чем
в обычных диодах, а потенциальный барьер примерно в два раза выше. В
обычных
полупроводниковых диодах высота потенциального барьера равна примерно поло-
вине ширины запрещённой зоны, а в туннельных диодах она несколько больше
этой ширины. Вследствие малой толщины перехода напряженность поля в нём
даже
при отсутствии внешнего напряжения достигает 106 В/см.
Процессы в туннельном диоде удобно рассматривать на энергетических
диаграммах, показывающих уровни энергии валентной зоны и зоны проводимости-
в n- и р-областях. Вследствие возникновения контактной разности
потенциалов в n-р-переходе границы всех зон в одной из областей сдвинуты
относительно соответствующих зон другой области на высоту потенциального
барьера,
выраженную в электрон-вольтах.
На рис.3.1-3.4 с помощью энергетических диаграмм изображено возникновение
туннельных токов в электронно-дырочном переходе туннельного диода. Для
того чтобы не усложнять рассмотрение туннельного эффекта, диффузионный ток
и ток проводимости на этом рисунке не показаны. Диаграмма рис. 3.1
соответствует отсутствию внешнего напряжения. Высота потенциального
барьера взята
для примера 0,8 эВ, а ширина запрещенной зоны составляет 0,6 эВ.
U=0 B
n p
ЗП
0,8 эВ
iпр
iобр
0,6 эВ ЗЗ
ВЗ
Рис. 3.1 Диаграмма туннельного диода при отсутствии внешнего
напряжения.
Горизонтальными линиями в зоне проводимости и в валентной зоне показаны
энергетические уровни, полностью или частично занятые электронами. В
валентной зоне
и зоне проводимости изображены также незаштрихованные горизонтальными
линиями участки, которые соответствуют уровням энергии, не занятым
электронами. Как видно, в зоне проводимости полупроводника n-типа и в
валентной
зоне полупроводника р-типа имеются занятые электронами уровни,
соответствующие одинаковым энергиям. Поэтому может происходить туннельный
переход
электронов из области n в область р (прямой туннельный ток iпр) и из
области р
в область n (обратный туннельный ток iобр). Эти два тока одинаковы по
значению, и результирующий ток равен нулю.
На рис. 3.2 показана диаграмма при прямом напряжении 0,1 В, за счёт
которого высота потенциального барьера понизилась на 0,1 эВ и составляет
0,7 эВ. В этом случае туннельный переход электронов из области n в область
р
усиливается, так как в области р имеются в валентной зоне свободные
уровни,
соответствующие таким же энергиям, как энергии уровней, занятых
электронами
в зоне проводимости области n. А переход электронов из валентной зоны
области
р в область n невозможен, так как уровни, занятые электронами в валентной
зоне области р, соответствуют в области n энергетическим уровням
запрещённой-
зоны. Обратный туннельный ток отсутствует, и результирующий туннельный
ток достигает максимума. В промежуточных случаях, например когда Uпр=0,05
В,
существуют и прямой и обратный туннельный токи, но обратный ток меньше
прямого. Результирующим будет прямой ток, но он меньше максимального,
получающегося при Uпр= 0,1 В.
Uпр=0,1 B
n p
ЗП
0,7 эВ
iпр
ВЗ
0,6 эВ ЗЗ
Рис. 3.2 Энергетическая диаграмма туннельного диода при
Uпр=0,1 В
Случай, показанный на рис. 3.3 соответствует Uпр= 0,2 В, когда высота
потенциального барьера стала 0,6 эВ. При этом напряжении туннельный
переход
невозможен, так как уровням, занятым электронами в данной области,
соответствуют в другой области энергетические уровни, находящиеся в
запрещённой зоне.
Туннельный ток равен нулю. Он отсутствует также и при большем прямом
напряжении. Следует помнить, что при возрастании
прямого напряжения увеличивается прямой
диффузионный ток диода. При рассмотрен-
ных значениях Uпр=0,2 В диффузионный ток
гораздо меньше туннельного тока, а при
Uпр>0,2 В диффузионный ток возрастает и
достигает значений, характерных для прямо
го тока обычного диода.
Uпр=0,2 B
n p
ЗП
0,6 эВ
0,6 эВ ЗЗ
ВЗ
Рис. 3.3 Энергетическая диаграмма туннельного диода при
Uпр=0,2 В
На рис. 3.4 рассмотрен случай, когда обратное напряжение Uобр=0,2 В.
Высота потенциального барьера стала 1 эВ, и значительно увеличилось число
уровней, занятых электронами в валентной зоне р-области и соответствуют их
свободным уровням в зоне проводимости n-области. Поэтому резко возрастает
обратный туннельный ток, который получается такого же порядка, как и ток
при прямом напряжении.
Вольт-амперная характеристика туннельного диода (рис. 3.5) поясняет рас-
смотренные диаграммы. Как видно, при U=0 ток равен нулю. Увеличение
прямого напряжения до 0,1 В дает возрастание прямого туннельного тока до
максимума (точка А). Дальнейшее увеличение прямого напряжения до 0,2 В
сопровождается уменьшением туннельного тока. Поэтому в точке Б получается
минимум тока и характеристика имеет падающий участок АБ, для которого
характерно отрицательное сопротивление переменному току:
[pic] (3.1)
Uобр=0,2 B
n p
ЗП
1 эВ
iобр
ВЗ
0,6 эВ ЗЗ
Рис. 3.4 Энергетическая диаграмма туннельного диода при
Uобр=0,2 В.
iпр, мА
4 _ А
3 _
2 _
1 _
Б
Uобр
-0,1 0,1 0,2
0,3 0,4 Uпр
iпр, мА
Рис. 3.5 Вольт-амперная характеристика туннельного диода.
После этого участка ток снова возрастает за счет прямого диффузионного
тока. Обратный
ток получается такой же, как прямой, т. е. вo много раз больше, нежели
у обычных диодов.
Туннельны диоды могут примкнятся в технике СВЧ, а также во многих
импульсных радиоэлектронных устройствах, рассчитанных на высокое
быстродействие. Помимо весьма малой инерционности достоинством туннельных
диодов является их стойкость к ионизирующему излучению. Малое потребление
энерги от источника питания также во многих случаях следует считать
достоинством туннельных диодов. К сожелению, эксплутация этих диодов
выявила существенный их недостаток. Он заключается в том, что эти иоды
подвержены значительному старению, то есть с течением времени их
характеристики и параметры заметно изменяются, что может привести к
нарушению нормальной работы того или иного устройства.
Все туннельные диоды имеют весьма малые размеры. Например, они могут быть
оформлены в целиндрических герметичных малостеклянных корпусах диаметром 3
– 4 мм и высотой около 2 мм. Выводы у них гибкие ленточные. Масса не
превышает 0,15 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. И.В. Боднарь, Л.Г. Березуцкий «Методическое пособие к лабораторным
работам по курсу ФХОМКиТ РЭС и ЭВС». Мн.; БГУИР, 1997 г.
2. И.В. Боднарь, Л.Г. Березуцкий «Методическое пособие для
самостоятельной работы студентов по курсу ФХОМКиТ РЭС и ЭВС. Раздел
«Контактные явления»». Мн.; БГУИР, 1998 г.
3. Г.И. Епифанов, Ю.А. Мома «Физические основы конструирования и
технологии РЭА и ЭВА». М.; «Советское радио», 1979 г.
4. И.П. Жеребцов «Основы электроники». Ленинград, «Энергоатомиздат»,
1985 г.
5. В.В. Новиков «Теоретические основы микроэлектроники». М.; «Высшая
школа», 1972 г.
6. К.В. Шалимова «Физика полупроводников». М.; «Энергия», 1976 г.
7. Под редакцией Г.Г. Шишкина «Электронные приборы». М.;
«Энергоатомиздат», 1989 г.
8. А.А. Штернов «Физические основы конструирования, технологии РЭА и
микроэлектроники». М.; «Радио и связь», 1981 г.
Реферат на тему: УСИЛИТЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА С ЕМКОСТНЫМ ВЫХОДОМ
Министерство образования Российской Федерации.
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)
УСИЛИТЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА
С ЕМКОСТНЫМ ВЫХОДОМ
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника АЭУ»
Студент гр. 148-3
_______Д.А. Дубовенко
12.05.01
Руководитель
Доцент кафедры РЗИ
________
_______А. А. Титов
2001
Реферат
Курсовая работа 35 с., 15 рис., 1 табл., 4 источника.
УСИЛИТЕЛЬ, ТРАНЗИСТОР, КАСКАД, ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, ПОЛОСА РАБОЧИХ
ЧАСТОТ, КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ, КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ
В данной курсовой работе рассчитывается широкополосный высокочастотный
усилитель генератора с емкостным выходом, а также корректирующие и
стабилизирующие цепи.
Цель работы - приобретение навыков расчета номиналов элементов
усилительного каскада, подробное изучение существующих корректирующих и
стабилизирующих цепей, умения выбрать необходимые схемные решения на основе
требований технического задания.
В процессе работы были осуществлены инженерные решения (выбор
транзисторов, схем коррекции и стабилизации), расчет номиналов схем.
В результате работы получили принципиальную готовую схему
усилительного устройства с известной топологией и номиналами элементов,
готовую для практического применения.
Полученные данные могут использоваться при создании реальных
усилительных устройств.
Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и
представлена на дискете 3,5” (в конверте на обороте обложки).
Задание
на курсовое проектирование по курсу «Аналоговые электронные устройства».
Тема проекта – Усилитель генератора с емкостным выходом.
Исходные данные для проектирования:
диапазон частот: 1МГц – 200МГц,
допустимые частотные искажения: Мн=3 дБ Мв=3 дБ,
усиление: 15 дБ,
источник входного сигнала: Rн=[pic], Сг=15 пФ,
выходная мощность: 2 Вт,
нагрузка: 50 Ом,
условия эксплуатации: +10 С - +60 С.
Содержание
1 Введение ----------------------------------------------------------------
----------------- 5
2 Расчеты ------------------------------------------------------------------
----------------- 6
2.1 Определение числа каскадов---------------------------------------------
---------- 6
2.2 Распределение искажений ---------------- ------------------------------
----------- 6
2.3 Расчет оконечного каскада ----------------------------------------------
------------ 6
2.3.1 Расчет рабочей точки, выбор транзистора ------------------------------
------- 6
2.3.2 Расчет эквивалентных схем --------------------------------------------
---------- 10
2.3.3 Расчет схем термостабилизации ----------------------------------------
-------- 12
2.3.4 Расчет выходной корректирующей цепи ----------------------------------
---- 16
2.3.5 Расчет межкаскадной корректирующей цепи -----------------------------
-- 17
2.4 Расчет предоконечного каскада.------------------------------------------
--------- 20
2.4.1 Расчет схемы термостабилизации ---------------------------------------
------- 20
2.4.2 Расчет межкаскадной корректирующей цепи ------------------------------
-- 22
2.5 Расчет входного каскада.------------------------------------------------
------------ 24
2.5.1 Расчет схемы термостабилизации входного каскада ---------------------
- 25
2.5.2 Расчет входной корректирующей цепи -----------------------------------
----- 27
2.6 Расчет разделительных емкостей -----------------------------------------
--------- 29
3 Заключение --------------------------------------------------------------
---------------- 31
Список использованных источников ------------------------------------------
------- 32
РТФ КП. 468740.001.Э3 Усилитель генератора с емкостным выходом.
Схема электрическая
принципиальная ------------------33
РТФ КП.468740.001.ПЭЗ Усилитель генератора с емкостным выходом.
Перечень элементов -------------
---------------------------34
Введение.
Основная цель работы - получение необходимых навыков практического
расчета радиотехнического устройства (усилителя мощности), обобществление
полученных теоретических навыков и формализация методов расчета отдельных
компонентов электрических схем.
Усилители электрических сигналов применяются во всех областях
современной техники и народного хозяйства: в радиоприемных и
радиопередающих устройствах, телевидении, системах звукового вещания,
аппаратуре звукоусиления и звукозаписи, радиолокации, ЭВМ. Также они нашли
широкое применение в автоматических и телемеханических устройствах,
используемых на современных заводах. Как правило, усилители осуществляют
усиление электрических колебаний, сохраняя их форму. Усиление происходит за
счет электрической энергии источника питания. Т. о., усилительные элементы
обладают управляющими свойствами.
Устройство, рассматриваемое в данной работе, может широко применяться
на практике. Примерами может служить телевизионный приемник, система
индикации радиолокационной станции и другие устройства индикации.
Устройство имеет немалое научное и техническое значение благодаря
своей универсальности и широкой области применения.
2. Расчеты
2.1. Определение числа каскадов
Число каскадов определяется исходя из технического задания. Данное
устройство должно обеспечивать коэффициент усиления 15дБ, поэтому
целесообразно использовать три каскада, отведя на каждый только по 5дБ,
чтобы усилитель был стабильным. Также с тремя каскадами легче обеспечить
запас усилению мощности.
2.2. Распределение искажений амлитудно-частотной характеристики (АЧХ)
Исходя из технического задания, устройство должно обеспечивать
искажения не более 3дБ. Так как используется три каскада, то каждый может
вносить не более 1дБ искажений в общую АЧХ. Эти требования накладывают
ограничения на номиналы элементов, вносящих искажения.
2.3. Расчет оконечного каскада
2.3.1. Расчет рабочей точки (энергетический расчет)
Рассмотрим две схемы реализации выходного каскада: резистивную и
дроссельную. Выбор той или иной схемы осуществим на основе полученных
данных расчета. Критерий выбора – оптимальные энергетические характеристики
схемы. Также выберем транзистор, удовлетворяющий требованиям задания.
а) Резистивная схема
Схема резистивного каскада приведена на рисунке 2.1 данного пункта.
[pic]
Рисунок 2.1 – Схема оконечного каскада по переменному току.
Обычно сопротивление в цепи коллектора принимают порядка Rн.
Рассчитаем энергетические параметры. Напряжение на выходе усилителя
рассчитывается по формуле:
[pic],
(2.1)
где P- мощность на выходе усилителя, Вт;
Rн – сопротивление нагрузки, Ом.
Тогда [pic]. Ток транзистора вычисляется по формуле (2.2).
[pic],
(2.2)
где Rперем – сопротивление цепи коллектора по переменному току, Ом.
Тогда [pic].
Теперь можно определить рабочую точку:
Uкэ0=Uвых+Uостаточное =16.5В,
(2.3)
Iк0=1.1*Iтр=0.62А.
Напряжение Uкэ0 получено при условии, что величина напряжения
Uостаточное, находящаяся в пределах от 2В до 4В, имеет значение 2.4В.
Напряжение источника питания при этом:
Еип=Uкэ0+Rк*Iк0=16.5В+50*0.62В=47.5В.
(2.4)
Видно, что напряжение питания достаточно высокое.
Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току приведены на
рисунке 2.2.
[pic]
Рисунок 2.2 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току производится по формуле:
Еип=Uкэ0+Rк*Iк0. (2.5)
Iк0=0: Uкэ0=Еип=47.5 В,
Uкэ0=0: Iк0= Еип/ Rк=47.5/50А=0.95А.
Расчет прямой по переменному току производится по соотношениям:
[pic], [pic],
[pic], [pic].
б) Дроссельная схема
Схема каскада приведена на рисунке 2.3 данного пункта.
[pic]
Рисунок 2.3 – Схема оконечного некорректированного каскада.
Рассчитаем энергетические параметры по известным формулам:
[pic],
[pic],
где Rн – сопротивление нагрузки по переменному току.
Определим рабочую точку:
Uкэ0=Uвых+Uостаточное (2.4В)=16.5В
Iк0=1.1*Iтр=0.31А.
Напряжение источника питания:
Еип=Uкэ0 =16.5В.
Видно, что напряжение питания значительно уменьшилось. Нагрузочные
прямые по постоянному и переменному току приведены на рисунке 2.4.
[pic]
Рисунок 2.4 – Нагрузочные прямые по постоянному и переменному току.
Расчет прямой по постоянному току:
Еип=Uкэ0
Расчет прямой по переменному току:
[pic], [pic],
[pic], [pic].
Проведем сравнительный анализ двух схем.
Таблица 2.1 - Сравнительный анализ схем
|Параметр |Еип, В |Ррасс, Вт |Рпотр, Вт |Iк0, мА |Uкэ0, В |
|Rк |47.5 |10.2 |29.45 |0.62 |16.5 |
|Дроссель |16.5 |5.1 |5.1 |0.31 |16.5 |
Мощности рассеивания и потребления рассчитывались по формулам:
[pic],
(2.6)
[pic]
(2.7).
Таблица наглядно показывает, что использовать дроссель в цепи
коллектора намного выгоднее с энергетической точки зрения. Поэтому далее
будем использовать именно эту схему.
Выбор транзистора осуществляется исходя из технического задания, по
которому можно определить предельные электрические и частотные параметры
требуемого транзистора. Для данного задания они составляют (с учетом запаса
20%):
Iк доп > 1.2*Iк0=0.372 А
Uк доп > 1.2*Uкэ0=20 В
(2.8)
Рк доп > 1.2*Pрасс=6.2 Вт
Fт= (3-10)*fв=(3-10)*200 МГц.
Этим требованиям с достаточным запасом отвечает транзистор 2Т 916А
[1], сравнительные справочные данные которого приведены ниже:
Iк=2 А – максимально допустимый постоянный ток коллектора,
Uкэ=55 В – максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер,
Pк=20 Вт – выходная мощность при 1ГГц,
Fт= 1.4 ГГц – граничная частота коэффициента передачи тока базы,
[pic], постоянная времени цепи обратной связи,
[pic], статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером,
[pic], емкость коллекторного перехода,
[pic], коэффициент передачи тока в схеме с общей базой,
[pic], емкость коллекторного перехода, при напряжении коллектор-эмиттер,
равном 10 В,
Lэ=0.35 нГн, индуктивность эмиттерного выхода,
Lб=1 нГн, индуктивность базового вывода.
2.3.2. Расчет эквивалентных схем транзистора 2Т 916А
В данном пункте рассчитаем две эквивалентные схемы замещения
транзистора: низкочастотную модель Джиаколетто [2] и высокочастотную
однонаправленную модель [2]. Полученные эквивалентные параметры найдут
применение в последующих расчетах.
а) Модель Джиаколетто
Модель Джиаколетто представлена на рисунке 2.5.
[pic]
Рисунок 2.5 - Эквивалентная схема Джиаколетто.
Для расчета используем справочные данные, выписанные выше [1].
Пересчитаем емкость коллекторного перехода на напряжение 10 В:
[pic], емкость коллекторного перехода, рассчитанная при том же напряжении,
что и постоянная времени цепи обратной связи.
Элементы схемы рассчитываются по формулам [2]:
[pic],
(2.9)
[pic],
[pic], (2.10)
[pic], (2.11)
[pic],
[pic], (2.12)
[pic],
(2.13)
[pic],
(2.14)
[pic].
б) Однонаправленная модель
Однонаправленная модель представлена на рисунке 2.6 данного пункта.
[pic]
Рисунок 2.6 - Однонаправленная модель.
Элементы модели рассчитываются на основе справочных данных по формулам [2]:
[pic], (2.15)
[pic].
(2.16)
2.3.3 Расчет схем термостабилизации
В этом пункте производится сравнение эффективности использования
различных схем термостабилизации транзистора выходного каскада: эмиттерной
и активной коллекторной. Схема термостабилизации поддерживает значение
постоянного тока, текущего через транзистор, на определенном, неизменном
уровне при изменении внешних факторов (температура). Схема эмиттерной
термостабилизации приведена на рисунке 2.7.
[pic]
Рисунок 2.7 – Схема эмиттерной термостабилизации.
Расчет номиналов элементов осуществляется по известной методике,
исходя из заданной рабочей точки. На эмиттере должно падать напряжение не
менее 3-5 В, чтобы стабилизация была эффективной. Рабочая точка:
Uкэ0= 16.5В,
Iк0=0.31А.
Номинал резистора Rэ находится по закону Ома:
[pic].
(2.17)
Емкость СЭ обеспечивает беспрепятственное прохождение высокочастотной
составляющей эмиттерного тока. Рассчитывается по формуле:
[pic].
(2.18)
Тогда [pic].
Мощность, рассеиваемая на резисторе RЭ:
[pic].
(2.19)
Видно, что рассеиваемая мощность значительна. Это является
определенным недостатком, т.к. создает дополнительные сложности при
практическом исполнении устройства.
Энергетический расчет производится по формулам:
[pic]. (2.20)
Номиналы резисторов делителя рассчитываются по формулам:
[pic]. (2.21)
Расчет схемы эмиттерной термостабилизации закончен.
Схема активной коллекторной термостабилизации усилительного каскада
приведена на рисунке 2.8.
[pic]
Рисунок 2.8 – Схема активной коллекторной термостабилизации.
В качестве управляемого активного сопротивления выбран маломощный
транзистор КТ 316А со средним коэффициентом передачи тока базы 50.
Напряжение на сопротивлении цепи коллектора по постоянному току должно быть
больше 1 В, в данной схеме оно принято за 1.24 В.
Энергетический расчет схемы производится по формулам [2]:
[pic]. (2.22)
Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:
[pic]. (2.23)
Видно, что мощность рассеивания на отдельном резисторе уменьшилась
почти в три раза по сравнению с предыдущей схемой.
Рассчитаем номиналы схемы [2]:
[pic]. (2.24)
Номиналы реактивных элементов рассчитываются по формулам:
[pic]
(2.25)
Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:
[pic]
Сравнивая две схемы видно, что более эффективно использовать активную
коллекторную термостабилизацию, и с энергетической, и с практической точек
зрения. Поэтому далее в принципиальной электрической схеме усилителя будет
использоваться активная коллекторная схема термостабилизации.
2.3.4. Расчет выходной корректирующей цепи
Схема оконечного каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией
приведена на рисунке 2.9.
[pic]
Рисунок 2.9 – Схема выходной корректирующей цепи.
От выходного каскада усилителя требуется получение максимально
возможной выходной мощности в заданной полосе частот [1]. Это достигается
путем реализации ощущаемого сопротивления нагрузки для внутреннего
генератора транзистора равным постоянной величине во всем рабочем диапазоне
частот. Одна из возможных реализаций - включение выходной емкости
транзистора в фильтр нижних частот, используемый в качестве выходной КЦ.
Расчет элементов КЦ проводится по методике Фано, обеспечивающей
максимальное согласование в требуемой полосе частот.
По имеющейся выходной емкости каскада (вычисленной в пункте 2.3.2)
найдем параметр b3, чтобы применить таблицу коэффициентов [1]:
[pic]. (2.26)
Требуемые параметры из таблицы коэффициентов [1] с учетом величины b3:
C1н=b1=1.2, L1н=b2=0.944, [pic]1.238.
Разнормируем параметры и найдем номиналы элементов схемы:
[pic]. (2.27)
2.3.5 Расчет межкаскадной корректирующей цепи
Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка представлена на
рисунке 2.10.
[pic]
Рисунок 2.10 - Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка.
Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с
различным наклоном АЧХ, лежащим в пределах необходимых отклонений
(повышение или понижение) с заданными частотными искажениями [1]. Таблица
коэффициентов, полученная с помощью методики проектирования согласующе-
выравнивающих цепей транзисторных усилителей, позволяет выбрать
нормированные значения элементов МКЦ исходя из технического задания. МКЦ в
данном усилителе должна обеспечить нулевой подъем АЧХ, с частотными
искажениями в пределах [pic]. Требованиям технического задания
соответствуют табличные [1] значения:
[pic]
Тип транзистора в каскаде, предшествующему данной МКЦ, точно такой же,
как и в выходном каскаде. Это имеет значение для параметров нормировки
элементов МКЦ оконечного каскада. Для расчета нормированных значений
элементов МКЦ, обеспечивающих заданную форму АЧХ с учетом реальных значений
Cвых и Rн, следует воспользоваться формулами пересчета [1]:
[pic].
(2.28)
Найдем величины, необходимые для расчета нормированных величин по
известным формулам:
[pic]
Пересчитаем табличные величины с учетом корректирующих формул:
[pic] (2.29)
Разнормируем элементы МКЦ по формулам:
[pic] , [pic].
(2.30)
Рассчитаем номиналы элементов корректирующей схемы:
[pic]
Рассчитаем дополнительные параметры:
[pic] (2.31)
где S210- коэффициент передачи оконечного каскада. Расчет оконечного
каскада закончен.
4. Расчет предоконечного каскада
Транзистор остался прежним. Это диктуется требованиями к коэффициенту
усиления. Значения элементов схемы Джиаколетто и однонаправленной модели
не изменились.
1. Активная коллекторная термостабилизация
Схема активной коллекторной термостабилизации предоконечного каскада
приведена на рисунке 2.11.
[pic]
Рисунок 2.11 – Схема активной коллекторной термостабилизации.
Все параметры для предоконечного каскада остались прежними, но
изменилась рабочая точка:
Uкэ0= 16.5В
Iк0=
Iк0оконечного/S210Vtоконечного=0.101А.
Энергетический расчет производится по формулам, аналогичным (2.22):
[pic]
Мощность, рассеиваемая на сопротивлении коллектора:
[pic].
Рассчитаем номиналы схемы по формулам (2.24):
[pic]
Номиналы реактивных элементов рассчитываются по формулам (2.25):
[pic]
Этим требованиям удовлетворяют следующие номиналы:
[pic]
2. Межкаскадная корректирующая цепь
Межкаскадная корректирующая цепь приведена на рисунке 2.12.
[pic]
Рисунок 2.12 - Межкаскадная корректирующая цепь четвертого порядка.
Методика расчета корректирующей цепи не изменилась, условия – прежние,
т.к. тип транзистора не изменился. Транзистор входного каскада аналогичен
транзистору предоконечного каскада, поэтому параметры нормировки не
изменились. Табличные значения прежние:
[pic]
Величины, необходимые для разнормировки, не изменились по
сравнению с оконечным каскадом:
[pic]
Нормированные параметры МКЦ не изменились:
[pic]
Разнормируем элементы МКЦ:
[pic]
Рассчитаем дополнительные параметры:
[pic]
где S210 - коэффициент передачи предоконечного каскада. Расчет
предоконечного каскада окончен.
4. Расчет входного каскада
Схема входного корректированного каскада приведена на рисунке 2.13.
Сигнал подается от генератора с емкостным выходом. У генератора по заданию
активная составляющая выходного сопротивления равна бесконечности. Так как
невозможно реализовать реальный усилительный каскад с таким параметром
генератора, сопротивление Rг приняли равным 100 Ом.
[pic]
Рисунок 2.13 – Входной корректированный каскад.
Транзистор входного каскада остался прежним. Это диктуется
требованиями к коэффициенту усиления.
1. Активная коллекторная термостабилизация
Схема активной коллекторной термостабилизации приведена на рисунке
2.14. Расчет схемы производ | |
