Транзисторний еквівалент котушки індуктивності

Корисна модель відноситься до галузі радіотехніки і може бути використана в якості аналога високодобротної катушки індуктивності для інтегральних мікросхем. Відомий аналог напівпровідникової індуктивність, де для синтезу реактивної складової повного опору, що носить індуктивний характер, використовується біполярний транзистор, між базою і колектором якого під’єднано резистор [Dill H. Inductive semiconductor elements and their application in band - pass amplifiers // IEEE Irans. - 1961. Vol. MTE-5, N53. - P.235-250]. Недоліком даного пристрою є низька добротність. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є транзисторний еквівалент індуктивності, який містить біполярний лавинний транзистор, база якого під'єднана до першого виводу першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднано з шиною живлення, емітер якого через другий резистор з'єднано з шиною живлення і через перший розділовий конденсатор з вхідною клемою, колектор під'єднано до загальної шини, між базою і загальною шиною послідовно ввімкнено другий розділовий конденсатор і третій резистор [Некрасов М.М., Осадчук B.C., Филинюк Н.А. Работа индуктивного СВЧ транзистора в лавинном режиме. - П/п техника и микроэлектроника. - Киев: Наукова думка, 1974, вып.16, ст.66-67]. Недоліком даного пристрою є високий рівень шумів і низька надійність. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки такого транзисторного еквівалента котушки індуктивності, в якій за рахунок введення нових елементів та зв’язків між ними досягається підвищення надійності і зменшення рівня шумів. Поставлена задача вирішується тим, що в транзисторний еквівалент котушки індуктивності, який містить транзистор, база якого під'єднана до першого виводу першого резистора, другий вивід першого резистора з'єднано з шиною живлення, а емітер через другий резистор з'єднано з шиною живлення і через перший розділовий конденсатор з вхідною клемою, між базою і загальною шиною послідовно ввімкнено другий розділовий конденсатор і третій резистор, в якості транзистора використано одноперехідний транзистор, перша база якого з'єднана з загальною шиною. На Фіг. наведено схему транзисторного еквівалента котушки індуктивності. Пристрій містить одноперехідний транзистор 6, два розділових конденсатора 3 і 4 причому один вивід першого конденсатора 3 під'єднано до джерела керуючої напруги, а др угий до емітера одноперехідного транзистора 6, один вивід другого розділового конденсатора 4 під'єднано до другої бази, др угий вивід до третього резистора 5, який з своїм іншим виводом з'єднаний з загальною шиною, перша база одноперехідного транзистора 6 з'єднана з загальною шиною, другий резистор 1 один вивід якого підключено до емітера, другий до загальної шини, перший резистор 2 один вивід якого підімкнено до другої бази, а другий до загальної шини. Пристрій працює наступним чином. Одноперехідний транзистор 6, його коефіцієнт передачі по струму a >1, що дозволяє реалізувати на його b основі високодобротну напівпровідникову індуктивність. Комплексні коефіцієнти передачі a = m ebп a 0 , де me і п коефіцієнти інжекції емітерного перехода і перехода неосновних носіїв в область бази; a 0 - низькочастотний коефіцієнт передачі транзистора по струму. При великому струму емітера m e = 1 . низькочастотний коефіцієнт передачі по струму a 0 =1+Мп /Мр, де Мр і Мп - подвижність, відповідно, електронів і дирок в область бази. Для кремнієвого транзистора: Мп=1300см 2/в сек; Мр=470см 2/в сек. З ура хуванням цього a 0 =3,8. коефіцієнт переноса b = М × е- jq = М × cos q - j sinq = bn1 - jbn2 являється частотно залежним і описується виразом п , де M=sinQ/Q, w × tn Q= - кут пролітання неосновних носіїв через базу. Враховуючи, що неосновні носії струму дрейфують через базу під дією емітерного поля з швидкістю Vдр=105-106см/сек, при довжині бази L=200мкм, знаходимо tn = 5 × 10-9 сек. Повний опір емітерного переходу визначається кутовим співвідношенням Ze=re/(l+j w rece), де ге і се - диференційні опір і ємність емітерного перехода. При струмові 5мА маємо ге=5Ом, се==80пФ. Опір бази b = Rб1 / (Rб1 + Rб 2 ) визначається через коефіцієнт передачі по струму в схемі з загальною .Для транзистора КП117 bп = 0,7 він рівний . Очевидно: Rб2=2,4Rб1, Rб1+R62=7KОM. Використовуючи метод вузлових потенціалів знаходимо R × (Rб1 + Rн ) R × (Rб1 + Rн ) Ze + б 2 × (1 - b n ) ReZ eб 2 Re Z e + б 2 = × Re (1 - b n ), Rб1 + Rб 2 + Rн Rб1 + Rб 2 + Rн вхідний опір схеми: . Звідки: bп ImZ eб 2 ImZ e + = ImZ еб 2 Rб 2 (Rб1 + Rн ) × Im(1- bn ), Re (1- bn ) I (1- bn ) R Z Rб1 + Rб2 + Rн враховуючи, що 0, знаходимо: e еб 2 0, так як повний вхідний опір схеми має негативну речову складову і індуктивну - уявн у складову. L =I Z /w Величини еквівалентної індуктивності еб 2 m еб 2 . Так як транзистор працює в активній області і процес повного примноження відсутній, це забезпечує більш високу надійність напівпровідникової індуктивності і більш низький рівень шумів, порівняно з прототипом. Через другий резистор подається напруга на емітер, що забезпечує постійний струм емітера, через перший резистор подається напруга на базу і цим самим обмежує струм бази. Перший та другий розділові конденсатори пропускають змінний струм і де пропускають постійний. Третій резистор являється високочастотним навантаженням транзистора.