Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 15

Основным конструктивным отличием мощных биполярных транзисторов является параллельное соединение однотипных электродов транзисторных ячеек, количество которых достигает несколько сотен, размещённых в одном корпусе. Это приводит к тому, что у мощных биполярных транзисторов действительная часть входного сопротивления составляет единицы Ом и даже долей Ома. Поэтому в отличие от приборов с высоким входным сопротивлением, где имеется возможность с помощью параллельных контуров фильтровать напряжение. В мощных транзисторах необходимо фильтровать входной ток. Для этого нужно включить транзистор во входной контур последовательно. Малое входное сопротивление не снижает добротности входного последовательного контура и поэтому с большой степенью достоверности можно утверждать, что на входе транзистора действует ток базы, имеющий гармоническую форму. Если БТ возбуждается гармоническим током, то отпадает необходимость применения корректирующих цепей, предназначенных для выравнивания частотной характеристики коэффициента передачи напряжения. Однако логично предположить, что и в мощном БТ коэффициенты передачи тока различны в открытом и закрытом состоянии, а поэтому и переходные процессы при открывании и закрывании эмиттерного перехода приведёт к искажению импульсов коллекторного тока. Для восстановления симметричной косинусоидальной формы импульсов  параллельно входу транзистора подключают корректирующий резистор . Эквивалентные упрощенные схемы мощного биполярного транзистора при открытом и закрытом эмиттерном переходе приведены на рис. 7.а и 7.б.

а                                                                     б

Рис. 7. Эквивалентные схемы БТ при открытом (а)

и закрытом (б) эмиттерном переходе.

Чтобы добиться равенства коэффициентов передачи тока в открытом и закрытом состояниях должно выполняться равенство:

,                                                (3)

Поскольку по условиям рассмотрения вопроса на входе БТ действует гармонический ток , то и мгновенный ток , протекающий через  является гармоническим. Управляющий заряд на ёмкости может быть рассчитан следующим образом:

.

В общем случае  . В результате интегрирования получим:

,    где ,    т.е. 

Исходя из последнего выражения примем, что управляющим воздействием на входе БТ является:

                                          (4)

При оговоренных выше условиях для анализа работы БТ можно воспользоваться аппроксимированными вольт-кулонными  и ампер-кулонными характеристиками . Это даёт возможность использовать при расчёте режима такие понятия, как угол отсечки коллекторного тока, максимальное значение коллекторного тока. Кроме того, возникают новые понятия, необходимые для анализа: угол отсечки напряжения на эмиттерном переходе максимальное значение напряжения на эмиттерном переходе.

Аналитическая запись аппроксимированной ВКХ имеет вид:

    (5.5)

Графически зависимость

Рис. 8. Аппроксимированная вольт-кулонная характеристика

суммарной емкости эмиттерного перехода.

Аналитическая зависимость  имеет вид:

                                                                                      (6)

Графически зависимость   имеет такой вид, как и проходная характеристика безынерционного активного элемента в НР и КР.

Отличие состоит лишь в том, что входным воздействием на транзистор является управляющий заряд, а не управляющие напряжение; крутизна характеристики равна  а не S, и вместо напряжения отсечки  имеем заряд

Рис. 9. Аппроксимированная ампер-кулонная характеристика

суммарной ёмкости эмиттерного перехода.

Используя ампер-кулонные и вольт-кулонные характеристики мощного транзистора, построим временные зависимости колебаний тока  и напряжения на эмиттерном переходе  при гармоническом управляющем заряде  (рис. 10).

Из рис. 10 видно, что косинусоидальный импульс коллекторного тока имеет угол осечки , а импульс напряжения на эмиттерном переходе –  . По аналогии с анализом работы безынерционного АЭ периодическую последовательность импульсов тока и напряжения разложим в ряд Фурье. В результате получим для постоянной составляющей и амплитуды первой гармоники коллекторного тока следующие соотношения: