密勒定理可以將雙端口網(wǎng)絡(luò)中的反饋阻抗進行單向化處理。密勒定理應(yīng)用于晶體管共射極高頻小信號模型時,可將三極管高頻模型中基極和集電極之間的高頻電容,或場效應(yīng)管共源極高頻模型中柵極和漏極之間的高頻電容實行單向化處理,從而簡化半導(dǎo)體器件的高頻小信號模型。
1.密勒定理
設(shè)是跨接在雙端口放大網(wǎng)絡(luò)中的一個反饋阻抗,如圖1(a)所示。密勒定理就是要解開輸入~輸出回路之間的耦合,將等效到輸入和輸出回路中, 如圖1(b)所示。
圖1(a)圖1(b)
設(shè)放大電路的放大倍數(shù)是,由圖1(a)得:
據(jù)式(1)和式(2),將單向化處理后,在輸入回路的的等效阻抗和輸出回路的等效阻抗分別為:
當放大倍數(shù)遠大于1時,。反饋阻抗的單向化過程就是密勒等效變換,或稱密勒定理。
2.雙極型晶體管的高頻等效模型
雙極型晶體管的混合π模型如圖2所示:
其中,是晶體管基區(qū)體電阻,小功率器件的值在幾十至幾百歐之間。是發(fā)射結(jié)電阻,與靜態(tài)工作點相關(guān),。是發(fā)射結(jié)電容。
是集電區(qū)體電阻,其值很小常忽略,是集電結(jié)電阻,是集電結(jié)電容。
是跨導(dǎo),表示電壓對電流的控制作用。忽略時,,因而。是發(fā)射區(qū)體電阻,其值很小,可以忽略,是集電結(jié)電阻。
阻值和通常很大,將它們開路后的簡化混合π模型如圖3所示。
設(shè),應(yīng)用密勒定理將輸入輸出回路的反饋電容單向化處理后得圖(a),其中,。當時,忽略電容的影響,模型可進一步簡化成圖(b)。
[例]已知晶體管2n2222a的工作點,,忽略的影響,集電極負載,試求其簡化混合π模型。
[解]晶體管的混合π模型如圖4(a)所示。其中,
,
發(fā)射結(jié)電容可由特征頻率推導(dǎo),由,得:
由圖4(a)得,應(yīng)用密勒定理將反饋電容單向化處理,。忽略電容后的簡化混合 模型如圖4(b)所示。
3.場效應(yīng)晶體管的高頻模型
場效應(yīng)晶體管的高頻等效模型如圖5。
圖5
其等效參數(shù)的取值范圍如表1。
表1 場效應(yīng)晶體管高頻模型中的參數(shù)
由圖5得,。應(yīng)用miller定理將反饋電容單向化處理,,單向化后得圖6(a)。
當時,可以忽略的影響。一般情形下,和的阻值遠大于與外圍并接電阻,可近似開路,所以最終可得簡化高頻模型如圖6(b)。