Статические характеристики биполярных транзисторов
Статическими характеристиками транзисторов называют графически выраженные зависимости напряжения и тока входной цепи (входные ВАХ) и выходной цепи (выходные ВАХ), а также их взаимосвязь при отсутствии нагрузки в выходной цепи. Вид характеристик зависит от схемы включения транзистора. Подробно рассмотрим характеристики транзистора, включеного по схеме с ОЭ.
Входной характеристикой является зависимость Iб = f(Uбэ) при Uкэ = const (рис. 4.4, а).
Выходной характеристикой является зависимость Iк = f(Uкэ) при Iб = const (рис. 4.4, б).
Поскольку ток базы Iб может принимать множество значений в пределах входной характеристики, им соответствует семейство выходных характеристик Iк = f(Uкэ) биполярного транзистора.
Выходные характеристики устанавливают взаимосвязь между входным током Iб, с одной стороны, и выходными током Iк и напряжением Uкэ – с другой. Например, для транзистора с выходными характеристиками, приведенными на рис. 4.5, б) току базы Iб = 0,1 мА и напряжению Uкэ = 10 В соответствует ток коллектора Iк = 7,5 мА. В свою очередь на входной характеристике (рис. 4.5, а) току базы Iб = 0,1 мА соответствует напряжение Uбэ = 0,17 В.
Таким образом, согласно выражению (4.3) можно определить коэффициент усиления транзистора по току:
|
|
.Высокий коэффициент усиления по току является важнейшим преимуществом включения транзистора по схеме ОЭ, чем определяется более широкое практическое применение этой схемы включения по сравнению со схемой ОБ.
Выходная характеристика при Iб = 0 соответствует непроводящему состоянию транзистора, т.е. состоянию отсечки, когда величина напряжения Uбэ меньше требуемой величины прямого падения напряжения на эмиттерном переходе. Теоретически в этом режиме выходной ток Iк должен отсутствовать, однако реально через коллекторный переход протекает небольшой ток Iк = Iкбо.
Основные параметры биполярных транзисторов
Для анализа и расчета цепи с биполярным транзистором включенного по схеме ОЭ удобно представлять его в виде активного четырехполюсника (рис. 4.3, б).
Четырехполюсником называют электрическую цепь или ее часть, имеющую две пары входных и выходных зажимов (полюсов). Четырехполюсник, имеющий источник энергии и способный усиливать мощность называют активным.
Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме ОЭ, характеризуется парой входных Iб, Uбэ и парой выходных Iк, Uкэ величин. Связь между ними описывается системой уравнений с h-параметрами:
|
(4.5) |
|
(4.6) |
;
,где
h11э
=
|
(4.7) |
при
Uкэ
=
const– входное сопротивление транзистора переменному входному току при коротком замыкании на выходе, т.е. при отсутствии выходного переменного напряжения;
h12э
=
|
(4.8) |
при
Iб
=
const– коэффициент обратной связи по напряжению, который показывает, какая доля входного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие обратной связи в нем;
h21э
=
|
(4.9) |
при
Uкэ
=
const– коэффициент усиления по току (коэффициент передачи тока) показывает усиление переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки;
h22э
=
|
(4.10) |
при
Iб
=
const– выходная проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.
Для предотвращения перегрева коллекторного перехода необходимо, чтобы мощность, выделяемая в нем при прохождении коллекторного тока, не превышала некоторой максимальной величины:
|
(4.11) |
Кроме того, существуют ограничения по коллекторному напряжению:
|
(4.12) |
и коллекторному току:
|
(4.13) |
.