3.2.Статические характеристики транзистора

3.2.1. Схема с общей базой (с ОБ)

I_э I_к

+

U_эб I_б U_кб + p-n-p

Выходные характеристики

- это семейство кривых I_к=f (U_кб) при I_э=const.

В упрощенной формуле I_к=I_э+I_кб0, по которойI_квообще не зависит отU_кб, нужно добавить ещё одно слагаемое, учитывающее небольшой рост тока коллектора при увеличенииU_кбза счёт расширения коллекторного перехода и соответствующего сужения базы:

,

где r_к.диф - дифференциальное сопротивление коллекторного перехода, или

,

где h_22б- выходная проводимость транзистора в схеме ОБ.

Входные характеристики

I_э=(U_эб) приU_кб=const

Входные характеристики имеют экспоненциальный вид, так как на эмиттерный переход подано прямое напряжение. Его значение не превышает 0,3...0,5В для Ge, и 0,6...0,8В дляSi.

3.2.2.Схема с общим эмиттером

ИсточникиU_кэ иU_бэобеспечивают нормальный активный режим работы транзистора. Оба источника имеют одинаковую полярность. Напряжение |U_бэ| < |U_кэ|, чтобы коллекторный переход был смещён обратно. Из уравнения

,

подставив уравнение Кирхгофа I_э=I_к+I_б, получим:

.

Обозначим - коэффициент передачи тока базы;

; - дифференциальное сопротивление коллекторной цепи в схеме с ОЭ.

Получим

I_к=I_б +(+1)I_кб0 +U_кэ/r^*_к.диф.

Второе слагаемое (+1)I_кб0=I_кэ0- это “сквозной” ток коллектора в схеме с ОЭ. Он больше, чем в схеме с ОБ. Значениеr^*_к.диф, напротив, в(+1)раз меньше, чемr_к.диф, т.е. влияние напряжения на коллекторе на величину тока коллектора значительно сильнее.

Значение = 20...300 .

Входные характеристики

При U_кэ=0 область на­сыщения. ЕслиU_кэ > U_бэ, – нормальная активная область и ток базы практически не зависит отU_кэ.

Выходные характеристики

I_к=f(U_кэ) при I_б=const.

3.3. Дифференциальные параметры и малосигнальные эквивалентные схемы транзистора

Небольшие по величине изменения токов и напряжений по сравнению с полными их значениями UиIназываются малыми сигналами, или переменными составляющими токов и напряжений. Значения переменных составляющих между собой линейными соотношениями через дифференциальные параметры: коэффициенты, сопротивления, проводимости и др. В этих уравнениях и соответствующих эквивалентрых схемах игнорируются постоянные составляющие токов и напряжений и нелинейный характер связей между ними.

Малосигнальная схема с ОБ

I_к =_диф I_э + U/z_к.диф;

r_{э.диф –} дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:приU_кб=0. Это сопротивление зависит от положения рабочей точки (точка покояI_э.0):

.

приU_кб=const– дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера.

С_к- ёмкость коллекторного перехода, которая шунтирует генератор тока_диф I_э. Она проявляется при работе на высоких частотах сигнала.

Малосигнальная схема с ОЭ

I_k=_дифI_б+(U_кэ/Z^*_к.диф).

В этой схеме по аналогии с r^*_к.дифопределяется и реактивное сопротивление

X_ck*=X_ck/(_диф+1),

откуда C^*_k=(_диф+1)C_k - емкость коллектора в схеме с ОЭ.

3.4.Н-параметры транзистора

Биполярный транзистор можно рассматривать как активный четырехполюсник, во входной цепи которого действует напряжениеU₁и токI₁, а в выходной цепи -U₂иI₂. Это переменные составляющие, или “малые сигналы”.

Для малых сигналов четырехполюсник является линейной системой, т.е. описывается системой линейных уравнений, в которой две переменные являются независимыми, а остальные две - их функциями. Существует несколько систем, но наиболее распространенной является система h-параметров, в которой независимыми являются входной токI₁и выходное напряжениеU₂:

U₁=h₁₁I₁+h₁₂U₂;

I₂=h₂₁I₁+h₂₂U₂.

h₁₁=U₁/I₁приU₂=0 - входное сопротивление при к.з. на выходе;

h₁₂=U₁/U₂приI₁=0 - коэффициент внутренней обратной связи по напряжению при холостом ходе по входу;

h₂₁=I₂/I₁приU₂=0 - коэффициент передачи тока при к.з. на выходе;

h₂₂=I₂/U₂приI₁=0 - выходная проводимость при х.х. на входе.

Часто вместо UиIиспользуют обозначенияUиI, понимая под ними амплитудные или действующие значения переменных составляющих синусоидальной формы.

h-параметры транзистора зависят от схемы включения и помечаются индексами ‘Б’ или ‘Э’.

h_11б h_11э

h_21б= –_дифh_21э=_диф.

h_22б1/r_к.дифh_21э1/r^*_к.диф