Схемы замещения и параметры бт

Для аналитического расчета цепей с БТ широко используются схемы замещения. Различают физические и формализованные модели БТ. В физические схемы замещения входят параметры, связанные с физическими процессами в транзисторе. Формализованные схемы представляют БТ в виде активного линейного четырехполюсника, работа которого описывается системой двух уравнений, представленного одной из систем параметров: z, у, h и др.

При расчете работы в активном режиме транзисторных каскадов на постоянном токе, когда выбирается положение рабочей точки, характеризующей токи и напряжения транзистора, используют эквивалентные схемы БТ (p-n-p) для постоянного тока при включении с ОБ и ОЭ, рис. 6-а и 6-6, соответственно. В них учтены основные факторы, влияющие на постоянные токи и падения напряжения. В качестве напряжения , которое запирает эмиттерный переход и является контактной разностью потенциалов, обычно используют пороговое напряжение. Его находят как точку пересечения прямой, аппроксимирующей входную ВАХ с осью напряжений.

а) б)

Рис.6.

Статическое сопротивление эмиттерного перехода , включенного в прямом направлении зависит от величины тока и изменяется в пределах от долей до десятков Ом: - объемное сопротивление области базы (100-500 Ом).

При анализе усилительных свойств БТ , работоспособность которого определяется выбором режима по постоянному току (рабочей точки), используют эквивалентные схемы для переменного тока, рис.7-а и 7 -6 для схем с ОБ и ОЭ, соответственно.

Здесь - дифференциальное сопротивление прямосмещенного эмиттерного перехода; обычно . В качестве коэффициентов передачи тока и здесь используют дифференциальные коэффициенты

при =const;

при =const.

В активном режиме при не очень больших уровнях инжекции величина а мало изменяется с изменением , и без большой ошибки можно считать . Зависимость выражена сильнее, чем . Если же этой зависимостью можно пренебречь, полагая , то . Пpи расчетах генератором напряжения обычно пренебрегают из-за его малости. Барьерная емкость коллекторного перехода С_к определяется теми же выражениями, что и для одиночного р-n-перехода. В схеме с ОЭ емкость коллектора увеличивается и равна

.

Емкость С_э равна сумме барьерной и диффузионной емкостей эмиттерного перехода. Поскольку ( ) шунтирует большое сопротивление ( ), то она сильно на работу БТ. Емкость С_э шунтирует малое сопротивление и ее влияние незначительно, поэтому ее обычно не учитывают на эквивалентных схемах.

Формализованные эквивалентные схемы БТ, работающего в активном режиме, наиболее часто строят на базе системы h-параметров, т.к. их легко измерить и определить по ВАХ транзистора. При любой схеме включения БТ описывается системой уравнений, устанавливающих связь напряжений и токов с h-параметрами

Схема замещения транзистора показана на рис.8. Система h-параметров является совмещенной, т.к. параметры имеют различный физический смысл:

при - входное сопротивление БТ в режиме короткого замыкания (К.З.) на выходе;

при - коэффициент обратной связи по напряжению в режиме холостого хода (Х.Х.) на входе;

при - коэффициент передачи тока в режиме К.З. на выходе;

при - выходная проводимость в режиме Х.Х. на входе.

Значения h-параметров сильно зависит от схемы включения БТ, поэтому их обозначения дополняют буквенным индексом (h_э, h_б, h_к). Как и в физических эквивалентных схемах различают статические и дифференциальные h-параметры. Первые определяются соотношениями постоянных токов и напряжений, а вторые - соотношениями их приращений.

Если известны значения h-параметров для одной из схем включения БТ, то легко получить физические параметры и h-параметры для других схем включения, пользуясь соотношениями: