Система вторичных параметров

Транзистор является нелинейным элементом, из-за чего невозможно точно определить его параметров. Для более точного определения входных выходных параметров транзисторов используют вторичные параметры. Вторичные параметры транзистора характеризуются зависимость между токами и напряжениями в транзисторе. Для их определения и анализа используется метод активного четырехполюсника, то есть электрическую схему, имеющую вход и выход (см. рисунок 57).

Активным называется четырехполюсник, способный усиливать сигналы по мощности за счет источника энергии питания.

Анализ параметров ведется при малых амплитудах входного напряжения и на низких частотах. В теории четырехполюсников зависимость между токами и напряжениями определяется методами Холостого Хода и Короткого Замыкания. Из четырех взаимосвязанных величин напряжений и токов на входе и выходе четырехполюсника (I₁, U₁, I₂, U₂) можно выбрать в качестве независимых. Возможны 3 системы параметров Z-, Y-, H-параметры.

На практике при анализе транзисторов получила система h-параметров описанная уравнениями:

U₁ = f (I₁, U₂)

I₂ = f (U₁, U₂)

Два из h-параметров определяются при коротком замыкании, два – при холостом ходе. В системе h-параметров в качестве независимых переменных принимают i₁ и u₂. При этом можно записать систему уравнений:

u1 = h11i1 + h22u2

i2 = h21 i1 + h21u2

Анализ h-параметров для схемы с общим эмиттером. На рисунке 58 приведена эквивалентная схема транзистора как четырехполюсника, соответствующая h-параметрам.

Режим КЗ по переменному току на выходе (u₂ = 0)

В систему h-параметров входят:

1. Входное сопротивление, представляет собой зависимость между входными зажимами изменения напряжения на входе к изменению тока на входе, при неизменном напряжении на выходе.

4-х полюсник

общий эмиттер

общая база

2. Коэффициент обратной связи по напряжению показывает какая часть энергии с выхода транзистора поступает опять на вход. Чем меньше этот коэффициент, тем лучше транзистор.

4-х полюсник

общий эмиттер

общая база

3. Коэффициент передачи по току показывает усиление переменного тока без нагрузки.

4-х полюсник

общий эмиттер

общая база

4. Выходная проводимость представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между выходными зажимами при постоянном входном токе

4-х полюсник

общий эмиттер

общая база

Таблица примерных значений h-параметров

Параметр	Схема с ОЭ	Схема с ОБ
h11	100…1000 Ом	1…10 Ом
h12	10-3…10-4	10-3…10-4
h21	10…100 ()	0,950…0,998 ()
h22	0,10…0,01 мСм	 1 мкСм

Температурные и частотные свойства

Влияние температуры

С увеличение температуры p-n перехода происходит увеличение тока в транзисторе, т.к. с увеличением температуры электронам валентной зоны полупроводника сообщается дополнительная энергия и увеличивается количество электронов, которые переходят из валентной зоны в зону подвижности. Таким образом, в каждой области увеличивается количество носителей заряда, также увеличивается подвижность носителей заряда.

Влияние температуры на ВАХ в схеме с общим эмиттером (см.рис.59).

Рисунок 59 – Влияние температуры на ход входных характеристик в схеме с ОЭ

Рост температуры приведет к увеличению основных носителей заряда, что вызовет понижение потенциального барьера и ветвь пройдет намного круче.

Влияние температуры на выходные ВАХ

Рисунок 60 – Влияние температуры на ход выходных характеристик в схеме с ОЭ

Увеличение температуры приведет к увеличению обратного тока коллектора (I_К0). В схеме с общей базой ток эмиттера не зависит от тока базы, следовательно, в схеме с общей базой влияние температур мало. В схеме с общим эмиттером это влияние значительно.

Влияние частоты

С повышением частоты усиление, даваемое транзистором, снижается. Это объясняется влиянием высокой частоты на емкость коллекторного перехода (С_К), а также отставанием по фазе переменного тока коллектора от передачи тока эмиттера.

Рассмотрим влияние емкости коллекторного перехода от частоты по эквивалентной схеме с общей базой с генератором стабильного тока.

Рисунок 61 – Эквивалентная схема БТ с ОЭ через генератор тока

На низких частотах емкостное сопротивление коллекторного перехода (Х_С = 1 / С_К) велико, как и при постоянном напряжении. Можно считать, что весь ток эквивалентного генератора (i =  i_Э) поступает в нагрузку.

С повышением частоты емкостное сопротивление уменьшается и в нем ответвляется часть тока, создавая генератором, а ток через нагрузку уменьшается. Следовательно, уменьшается ток выхода и мощность.

Если   , то Х_С  , т.е. С_К создает короткое замыкание для генератора и весь его ток пройдет через емкость коллекторного перехода, а ток в нагрузке таким образом из-за С_К на высоких частотах уменьшается коэффициент усиления уменьшается.

Рассмотрим влияние времени пробега носителей заряда от эмиттера к коллектору. Это время мало 10^-7-10^-8с и связано с инерционностью перемещения заряда от одной области в другую, а также связано с накоплением и рассасыванием их в базе. За это время происходит соответствующее изменение фазы: переменная составляющая тока коллектора отстает по фазе от переменной тока эмиттера на некоторый угол _К.

На низкой частоте этот фазовый сдвиг очень мал, можно считать все переменные токи находятся в фазе. На высоких частотах указанный фазовый сдвиг становится значительным и приводит к увеличению тока базы и уменьшению тока коллектора, уменьшению коэффициента передачи тока коллектора. На сверхвысоких частотах ток базы увеличивается и коэффициент передачи по току становится очень мал.