Elektrotehnika_i_elektronika_2008

7.3.5. Параметры биполярного транзистора

Все описанное выше касалось работы транзистора: при постоянных напряжениях и токах его электродов. При работе транзисторов в усилительных схемах важную роль играют переменные сигналы c малыми амплитyдами. Свойства транзистора в этом :слyчае определяются так называемыми малосигнальными. параметрами.

На практике наибольшее применение получили н-параметры,

которые называют также гибридными, или смешанными. Это название они получили вследствие того, что одни из них имеют размеp-

ность проводимости, другие сопротивления, a третьи — вообще

безразмерные. '

Всего h-параметров четыре: h11 , h12, h21 и h22, и определяются они

по следующим выражениям:

Знак 0 означает небольшое изменение напряжения U или тока I относительно их значений в статическом режиме.

Все 'н-параметры можно определить по статическим характеристикам. При этом параметры h11 и h 12 опредёляются по входным, a h21, h22 --- по выходным характеристикам: Необходимо только иметь в виду, что значения' h-параметров. зависят от схемы включения тран= зистора. Для указания схемы включения к цифровым индексам h- параметра, добавляется буквенный индекс; a -- если транзистор включен по схеме ОБ, или э '-- если транзистор включен по схеме ОЭ.

Кроме того, приращенйя ' входных и выходньУх токов и напряжений нужно заменить приращениями напряжений и токов соответствующих. электродов транзистора c учетом конкретной схемы включe-- ния (рис. 7.52).

Значения h-параметров зависят от режима работы транзистора, т. е. от напряжений и токов его электродов. Режим работы транзистора определяется на характеристиках положением рабочей точки, которую будем обозначать в дальнейшем буквой А. Если' yказано положение рабочей точки А на семействе статических входных ха-

рактеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ (рис: 7.53, a, б), параметры h11 и определяются следующим образом (в Ом):

Рис. 7.52. Токи и напряжения транзистора в схемах c ОЭ (а) и 4Б (б)

Рис. 7.5з. Определение статических параметров транзистора по его характе-- ристикам

h i 1э = Л Usэ/ЛJ^ I Икэ = ^oЛsr — sэ —. Usэ/rБ т r^Б^

h12 . = Л ИБЭ/Л ИКЭ I Ie = cons' — U,3— О'БЭ /5-0.

Аналогично раcсчитываются h.-параметры для схемы ОБ.

При расчете . параметров h12 и h21 надо токи и напряжения подставлять в формулы в одинаковых единицах измерения.

Параметр h216 называют коэффициентом передачи тока в схеме . ОБ, а h213 коэффициентом передачи тока в схеме ОЭ. В отличие

от. статических коэффициентов передачи h21 Б и h21 Е, рассчитываемых как отношение .выходного тока к входному в схемах ОБ и О9, параметры h216 и h213 определяются как отношения изменений выxодных токов к вызвавшим их изменениям входных токов. Иными слова мй, параметры н216 и н21э характеризyют усилительные свойства транзистора по. току для переменных сигналов.

7.3.6. Частотные свойства биполярного транзистора

Цараметры транзистора зависят от режима работы и от частоты усиливаемых сигналов. Так, с увеличением частоты уменьшается абсолютная величина, или модуль, коэффициента передачи тока базы

h213. Модуль коэффициента h213 обозначают 1h21э1• Частота, на которой h213 I yменьшается в 0,707 раза по сравнению с его значением на

низкой частоте, называется предельной частотой передачи тока базы

fhг13. Частота, на которой ^h2 1э1 уменьшается до 1, называется гранич= ной 4 (или fT). Чаcтоты fн213 .и fгр связаны между собой соотношени-

ем fZ^fhг'Эlhг1эi.

При работе транзистора на частотах, превышающих fh213 его. усилительные свойства уменьшаются вплоть до fг . на частотах, пре-

вышающихfг , транзистор вообще не усиливает. fiоэтому величины

.h21э и fг позволяют судить o возможности работы транзистора в за-

данномPдиапазоне частот. По значению гpаничной частоты все тран-

зисторы подразделяются на низкочастотные (fгp _< 3 МГц), средней частоты (3 МГц ( f < 30 МГц) и высокочастотные (4 > 30 МГц). Транзисторы, у которыхfгp>_ 300 МГц, называют сверхэвы сокочастотными.

в справочниках по полупроводниковым приборам для транзисторов обычно указываются модуль коэффициента передачи тока базы Ih2131 и частота f, на. которой определено его значение. По этим данным легко установить гpаничнyю частоту: fгp =Лнг1э l• Например,

для транзистора типа ГТ320Б ihг13f = Б на частоте f = 20 МГц. Следовательно, граничная частота этого тpанзисторa fгP = 20•б = 120 МГц.

Uпрзкмакс^.р. которое называют максимально допустимым постоянным

прямым напряжением 'на закрытом тиристоре.

При дальнейшем увеличении прямого напряжения обратное напряжение на среднем р-п-переходе уменьшается, и прямой ток,

проходящий через динистор, увеличивается. При некотором значении прямого напряжения, называемого напряжением включения U,, средний переход открывается, сопротивление между анодом. и катодом уменьшается до десятых долей ома. Такое состояние 'дйнис-

тоpа называют открытым. Падение напряжения на открытом динисторе составляет всего 1--2 B (участок БВ) и мало зависит от величи-

ны тока, прoтeкaющeгo через динистор. В справочны данных обычно

ло, сотни вольт. В открытом состоянии динистор находится до тех

пор, пока через него протекает ток, 'не меньший, чем ток удержания 1уд• Для перевода динистора из открытого состояния в закры-

тое следует уменьшить напряжение внешнего источника примерно до 1 В или вовсе отключить его. .

.7.4.2. .Трехэлектродныё тиристоры -- трйНисторы •

Тринистор отличается от динистора наличием тpетьего вывода от одной из средних областей: Благодаря третьему — управляющему --

тpод тринистора пропустить открывающий ток 4,. Чем больше

этот ток, тем меньше напряжение U8 , при котором отпирается три-

, нистор (рис..7.55): ' .

При включении в анодную цепь тpинистора нагрузки с активным сопротивлением :(резистора, лампы накаливания, паяльника й т. п.) основной ток, ,протекающий от анода к катоду, нарастает практически мгновенно, и для отпирания тpинистора на управляющий электрод надо подать. короткий (длительностью в несколько . микросекyнд) управляющий импульс положительной (если управляющий вывод электрода сделан от р-базы) или отрицательной (при выводе от п-базы) полярности. '.

^в

1

Рис. 7.55. Структура, условные обозначёния (а, б) и вольтамперные характеристики (в) тринистора

Для перевода тринистора из открытого Еостояния в закрьггое не-- обходимо уменьшить основной ток до значения, меньшего, чем I.

В цеп х постоянного тока это осуществляется путем пропускания через открытый тpинистор короткого импульса обратногo тока, превышающего прямой. Для этой цели используется специальное коммутирующее устройство.

Тринистор, работающий в цепях переменного тока, ' запирается автоматически в момент окончания положительной полуволны ос= новного тока. Этим объясняется широкое применение тpинисторов в устройствах переменного тока для управления электродвигате лями переменного тока, в вьцтрямителях и инверторах, импульсных схемах, устройствах автоматики и др.

Ток и напряжение цепи. управления нёбольшие, a основной ток .

может составлять единицы; десятки и сотни ампер при анодных на-

пряженияx от десятков-сотен вольт до нескольких тысяч вольт. По-

этому коэффициент усиления по мощноcти y тpинисторов. достигaeт 104 ю5.

в радиолюбительской практике чаще всего применяются тринисторы малой (типа КУ101) и средней мощности (КУ201, КУ202) c

1

различными буквенными индексами. Эквивалентами тринисторов КУ201 и КУ202 являются ранее выпускаемые Д235 и Д238.

Основные электрические параметры тpиниcторов КУ101 и КУ201 приведены в.табл. 7.1, : а их внешний вид и расположение выводов . — : на рис. 7.5б.

а

Рис. 7.58. Структура полевого транзистора c управляющим p-п-переходом

и каналом п-типа

p-п-перехода, называется каналом. Если между p- и п-областями включить источник напряжения U как показно на рис. 7.58, a, то р-п-переход окaжется включенным в обратном направлении и его толщина увеличится, что привёдет к yменьшению толщины Ханала. Значит, изменяя величину" напряжения Usu можно управлять толщиной канала. Поэтому р-oбласть называют управляющим элек-

тpодом, или затвором полевого транзистора. Если к каналу подклю

U' (рис. 7.58, 6) , то через канaл-читьвторойисточникнапряжения потечет ток, созданный движениём электронов от нижней к верхней части п-области. Участок п-области, от которого начинают движение основные носители заряда, называют истоком, а участок этой области, к которому они движутся, — стоком.

Ток, протекающий через канал полевого транзистора, зависит от его сопротивления, которое в свою очередь определяется тoлщиной канала. Следовательно, при изменений напряжения затвора ..Uзu изменяется и ток, протекающий через канал. Транзистор, структура которого представлена на рис. 7.58, называется полевым транзистором с управляющим р-п-пeреходом и каналом р-типа. Если в каче . стве исходного материала взять полупроводник p-типa, . получим полевок транзистор c управляющим p-п-переходом и каналом p- , типа. У такого транзистора затвор будет образован п-областью, а полярности источников питания U3' и Ucu должны быть противоположны тем, .которые показаны на рис. Ъ58.:

основными характеристиками полевого транзистора c управля- .

ющим р-п-пepexoдoм являются сток — затворные и стоковые (или выходные) характеристики (рис. 7.59).

При ; некотором напряжении затвора канал полностью перех ры-

вается, и ток, протекающий через него, становится близким к нулю.

Это напряжение затвора называют напряжением отсечки Изи.отс• Структура МДП-транзистора c индуцированным каналом пока- 1

зама на рис. 7.60, a. ' В нем p-oблacти стока и истока отделены друг