1.7. Формальные схемы замещения транзистора и их параметры

О ни основаны на представлении транзистора в виде четырехполюсника, который может быть охарактеризован одной из шести систем уравнений, связывающих между собой входные и выходные токи и напряжения. Чаще всего используются следующие три системы уравнений в которых Y,Z,H являются параметрами.

Наиболее широко используется система H- параметров т.к. они наиболее удобны для измерений. Система уравнений, устанавливающая связь токов и напряжений с H-параметрами, имеет вид:

где - входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– коэффициент обратной связи по напряжении при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока;

– коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе;

– выходная проводимость транзистора при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока.

Поскольку h-параметры измеряются наиболее просто, то они наиболее часто, приводятся в технических условиях и справочниках по транзисторам.

Значения h-параметров зависят от схемы включения транзистора, поэтому в обозначении параметров вводится третий индекс («Б», «Э», «К»).

Формальные схемы замещения составляют по основным уравнениям четырехполюсника. Схемы замещения транзистора для систем Z, Y и H-параметров показаны на рис. .

П окажем связь между h-параметрами формальной схемы замещения (рис. ) транзистора для схем с ОБ и ОЭ с параметрами физических схем замещения (рис. и рис. ).

h_11б = r_{э диф}+r_б(1- ) ; h_11э = r_б+ r_{э диф}(+1);

h_21б=  r_{к диф}/(r_{к диф}+r_б) =  ; h_21э =  r_{к диф}/(r_{к диф}+r_{э диф}) = ;

h_12б= r_б/(r_{к диф}+r_б) = r_б/r_{к диф} ; h_12э = (+1) r_{к диф}/r_{э диф} ;

h_22б= 1/(r_{к диф}+r_б) = 1/r_{к диф} ; h_22э = (+1) /r_{к диф} = 1/ r^*_{к диф}.

1.8. Методика графического определения h –параметров транзистора

Располагая вольт–амперными характеристиками транзистора, можно графическим путем определить низкочастотные значения h-параметров. Для определения h-параметры необходимо задать рабочую точку, например А (I_бА, U_кэА), в которой требуется найти параметры.

Параметры h_11э и h_12э находят по входной характеристики U_бэ =₁(I_б)|_Uкэ=const.

О пределим h_11э для заданной рабочей точки А (I_бА, U_кэА). На входной характеристике находим точку А, соответствующую заданной рабочей точке (рис.1.8). Выбираем, при постоянном напряжении U_кэА= U_кэ1, вблизи рабочей точки А, две вспомогательные точки А₁ и А₂ (приблизительно на одинаковом расстояние), определим по ними U_бэ и I_б и рассчитаем входное дифференциальное сопротивление, по формуле:

h_11э=(U_бэ /I_б)|_Uкэ=const.

Приращения U_бэ и I_б выбираю так, чтобы не выходить за пределы линейного участка, их можно примерно принять за (10-20)% от значений рабочей точки.

Для определения параметра h_12э =(U_бэ/U_кэ)_Iб=const, при неизменном токе I_б=I_бА, задаем приращение напряжения на коллектор U_кэ=U_кэ2 - U_кэ1 и переходим во вспомогательную точку В. Далее определяем приращение напряжения на базе U^*_бэ, а затем по формуле рассчитываем параметр

h_12э =(U_бэ/U_кэ)_Iб=const.

Часто графическое определение параметра h_12э = U_бэ /U_кэ затруднено, так как семейство входных характеристик при различных U_кэ0 практически сливается в одну.

П араметры h_22э и h_21э определяются из семейства выходных характеристик транзистора I_к=₁ (U_кэ) (рис.1.9).

П араметр h_21э=(I_к/I_б)|_Uкэ=const. находится в заданной рабочей точке А (I_бА, U_кэА). Для нахождения необходимых приращений выбирают две вспомогательные точки А₁ и А₂ вблизи рабочей точки А при постоянном U_кэ =U_кэ0. Приращение тока базы I_б следует брать, как I_б=I_б2 –I_б1, где I_б2 и I_б1 определены как токи базы в точках А₂ и А₁. Этому приращению I_б соответствует приращение коллекторного тока I_к = I_к2 –I_к1, где I_к2 и I_к1.определены в точках точках А₂ и А₁. Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы рассчитаем по формуле h_21э= (I_к /I_б) )|_Uкэ=const..

П араметр h_22э=(I_к/U_кэ)_Iб=const определяется по наклону выходной характеристики (рис.1.9) в заданной рабочей точки А (I_бА, U_кэА), при постоянном токе базы I_б=I_бА Для нахождения необходимых приращений выбирают две вспомогательные точки точки А^*₁ и А^*₂ . Для этих точек определяют U^*_кэ|_{Iб = IбА} =U_к2 –U_к1–приращение коллекторного напряжения, и приращение коллекторного тока I^*_к= I^*_к2 –I^*_к1. При этом из семейства выходных характеристик следует выбирать ту характеристику, которая снята при выбранном значение тока базы I_б=I_бА.

Если рабочая точка не совпадает ни с одной траекторией приведенной на графике, то такую траекторию надо провести самостоятельно, между и по аналогии с соседними значения тока базы которых известно, и присвоить ей свое значение тока базы равное I_бА.