Коэффициент передачи тока эмиттера биполярного транзистора в схеме с общей базой

Для улучшения работы транзистора необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициенты   и   были близки к единице. Однако их нельзя измерить, а можно только рассчитать теоретически. Поэтому для расчетов вводят коэффициент передачи тока эмиттера (статический):

, (1.27)

где   – дырочный ток коллектора,   – ток эмиттера. Этот коэффициент можно измерить, а его значение равно:

.

С учетом (1.27)

 (1.28)

 (1.29)

Из (1.28) видно, что, изменяя ток эмиттера, можно управлять током коллектора.

При работе транзистора на переменном токе вводят понятие дифференциального коэффициента усиления тока, который определяется через приращения токов входной и выходной цепей транзистора. Для схемы с ОБ дифференциальный коэффициент усиления тока

 (1.30)

Если (1.28) продифференцировать по  , то получим

12. При включении транзистора в различных схемах представляют практический интерес графические зависимости напряжения и тока входной цепи (входные вольт -амперныехарактеристики) и выходной цепи (выходные или коллекторные вольт-амперные характеристики). Вид характеристик зависит от способа включения транзистора.

Наибольшее распространение получили входные и выходные статические характеристики для двух схем включения транзистора: с общей базой и общим эмиттером. Поскольку на практике схемы включения транзистора с ОЭ имеют преимущественное применение, дальнейшие рассуждения проведем только для этой схемы включения транзистора.

Статической входной характеристикой транзистора для схемы с ОЭ является график зависимости тока базы   от напряжения база–эмиттер   входной цепи при постоянном значении напряжения   выходной цепи

 

  при   .

 

Выходные (коллекторные) характеристики транзистора в схеме с ОЭ представляют собой зависимости тока коллектора   от напряжения коллектор–эмиттер   выходной цепи при постоянном токе базы   во входной цепи

 

 при  .

 

Типичные входные и выходные характеристики транзистора см. на рис. 3.8.

 

 

Рис. 3.8. Вольт-амперная характеристика транзистора:

а – входная характеристика; б – выходная характеристика

Система h-параметров

Система h-параметров используется как комбинированная система из двух предыдущих, причем из соображений удобства измерения параметров биполярного транзистора выбирается режим короткого замыкания на выходе (U₂ = 0) и режим холостого хода на входе (I₁ = 0). Поэтому для системы h-параметров в качестве входных параметров задаются ток I₁ и напряжение U₂, а в качестве выходных параметров рассчитываются ток I₂ и напряжение U₁, при этом система, описывающая связь входных I₁, U₂ и выходных I₂, U₁ параметров, выглядит следующим образом:

Значения коэффициентов в уравнении для h-параметров имеют следующий вид:

 - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе;

 - выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи;

 - коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи;

 - коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе.

Эквивалентная схема четырехполюсника с h-параметрами приведена на рисунке 5.24а, б. Из этой схемы легко увидеть, что режим короткого замыкания на выходе или холостого хода на входе позволяет измерить тот или иной h-параметр.

Рис. 5.24. Эквивалентная схема четырехполюсника: а) биполярный транзистор в схеме с общей базой; б) биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером

Рассмотрим связь h-параметров биполярного транзистора в схеме с общей базой с дифференциальными параметрами. Для этого воспользуемся эквивалентной схемой биполярного транзистора на низких частотах, показанной на рисунке 5.24а, а также выражениями для вольт-амперных характеристик транзистора в активном режиме. Получаем:

Для биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером (рис. 5.24б) выражения, описывающие связь h-параметров с дифференциальными параметрами, будут иметь следующий вид:

Для различных схем включения биполярного транзистора (схема с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором) h-параметры связаны друг с другом. В таблице 2 приведены эти связи, позволяющие рассчитывать h-параметры для схемы включения с общей базой, если известны эти параметры для схемы с общим эмиттером.

Принцип определения h - параметров транзистора с ОЭ по его семействам ВАХ показан на рис.3.17 в соответствии с соотношениями:

h_11,э =  u_бэ /  i_б при  u_кэ = 0 ( см. рис.3.17,а),

h_12,э =  u_бэ /  u_кэ при  i_б = 0 (см. рис.3.17,б),

h_21,э =  i_к /  i_б при  u_кэ = 0 (см. рис.3.17,в),

h_22,э =  i_к /  u_кэ при  i_б = 0 (см. рис.3.17,г).