Транзистор как активный четырёхполюсник

При исследованиях и расчетах удобно рассматривать транзистор как усиливающее мощность устройство, на входе которого действуют напряжение U₁ и ток I₁, а на выходе – напряжение U₂ и ток I₂. Такую модель называют активным четырехполюсником. Так как транзистор имеет только три вывода, один из них должен быть общим для цепей входа и выхода. На рис.11а представлена схема с О.Э. (общим эмиттером).

I_к I_б˝ I_б ΔU_кэ

ΔI_б ΔU΄_бэ

I₁ I₂ ΔI΄_к I΄_б I΄_б

U₁ U₂ ΔI_к Р I_б

P ΔU_кэ

а) ΔU_бэ

U΄_кэ U˝_кэ U_кэ U_бэ

б) в)

Рис. 11

Если принять в качестве независимых переменных I₁ и U₂, то U₁ и I₂ являются функциями U₁=f₁(I₁,U₂); I₂=f₂(I₁,U₂). Дифференцируя U₁ и I₂ по I₁ и U₂, получим систему двух уравнений:

Обозначим:

Подразумевая под U₁, I₁, U₂ и I₂ малые приращения их постоянных значений или амплитуды их переменных составляющих, дифференциальные уравнения с учетом обозначений можно переписать в виде:

.

Коэффициенты, входящие в эту систему, называются h – параметрами, имеющими определенный физический смысл: при U₂=0 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе, его можно вычислить, если источник напряжения U₂ подключить к выходу и измерить U₁ на входных зажимах. при I₁=0 – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе. при U₂=0 – коэффициент усиления по току. при I₁=0 – выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе.

Значения h – параметров транзистора зависят от схемы его включения (ОБ, ОЭ, ОК).

Порядок расчета h – параметров

Рассмотрим порядок расчета h – параметров для схемы с общим эмиттером. Параметры h₂₂ и h₂₁ определяют по входным характеристикам в заданной или выбранной точке Р (рис.11б).

Для этого при неизменном токе базы I_б΄ задают приращение ΔU_кэ=U˝_кэ-U΄_кэ, находят при этом приращении тока ΔI_к и определяют выходную проводимость транзистора при I_б=const. Обратная величина h₂₂ дает выходное сопротивление r_кэ.

При постоянном напряжении U΄_кэ=const задают приращение тока базы , определяют приращение тока ΔI_к΄ и рассчитывают коэффициент передачи тока базы (коэффициент усиления по току β):

при U΄_кэ=const.

Параметры h₁₁ и h₁₂ определяют по входным характеристикам (рис.11в). Для этого в той же рабочей точке Р (U΄_кэ, I΄_б) задают приращение ΔI_б (симметрично по обе стороны от точки Р на кривой с отметкой U΄_кэ=const), находят получившееся при этом приращение ΔU_бэ и вычисляют входное сопротивление транзистора:

при U΄_кэ=const.

Наконец, при постоянном токе базы I_б΄ задают приращение напряжения , определяют получающееся при этом приращение ΔU΄_бэ и находят коэффициент обратной связи по напряжению:

при I_б΄=const.