2.4 Примеры аудиторных задач

Задача 1. Рассчитайте статические коэффициенты усиления по току биполярного транзистора, включенного в схемах с ОБ, ОЭ, ОК, если при изменении тока эмиттера на 1,6 мА ток коллектора увеличился на 1,57 мА.

Решение. Для схемы с ОБ входным током является ток эмиттера, а выходным – ток коллектора, поэтому коэффициент усиления по току  = I_к /I_э = 1,57/1,6 = 0,98. В схеме с ОЭ входным током является ток базы, а выходным – ток коллектора, поэтому коэффициент усиления по току

 = I_к /I_б = I_к /(I_э – I_к) = 1,57 / (1,6-1,57) = 52,3 .

В схеме с ОК входным током является ток базы, а выходным – ток эмиттера, поэтому коэффициент усиления по току равен

 = I_э /I_б = I_э /(I_э–I_к) = 1,6 / (1,6-1,57) = 53,3 .

Задача 2. Определите h-параметры для схемы включения с ОЭ, коэффициенты передачи по току  и , внутренние физические параметры r_б, r_э, r_к, если h_11б = 40 Ом, h_12б = 610^-4, h_21б = 0,97, h_22б = 210^-6 См.

Решение. Воспользуемся формулами перехода от h-параметров схемы с ОБ к h-параметрам схемы с ОЭ:

h_11б  h_11э / (1+h_21э);

h_12б  h_11еh_22э / (1+h_21э);

h_21б  – h_21э / (1 + h_21э) (при расчетах знак «–» не учитывать);

h_22б  h_22э / (1+h_21э).

Расчет рекомендуется выполнять в такой последовательности: h_21э, h_11э, h_22э. Для расчета коэффициентов  и  воспользуемся соотношениями:

;

 = h_21э .

Значения внутренних физических параметров можно определить по таким соотношениям:

h11э = rб + rэ/(1– );	h11б = rэ + rб(1– );
h12э = rэ /((1– )rк);	h12б = rб / (rк + rб);
h22э = 1/((1– )rк);	h22б = 1 / (rк + rб).

Задача 3. В схеме на рис.2.3 используется транзистор с параметрами  = 50, І_к0 = 10^-6 А. Рассчитайте сопротивление резистора R₁ и напряжение U_КЭ, если Е_К = 10 В, R₂ = 2 кОм, R_К = 3,3 кОм, U_БЭ = 0,62 В; І_Б = 0,1І₂.

Решение. Поскольку напряжение на R₂ равняется U_БЭ, находим токи І₂, І_Б, а потом, с использованием первого закона Кирхгофа, ток І₁:

мА;

I_Б = 0,1I₂ = 0,10,31 = 0,031 мА;

I₁ = I₂ + I_Б = 0,31 + 0,031 = 0,341 мА.

В соответствии с вторым законом Кирхгофа, находим напряжение на R₁:

= E_К – U_БЭ = 10-0,62 = 9,38 В,

после чего рассчитываем сопротивление R₁:

кОм.

Напряжение U_КЭ находим таким образом:

I_К =  I_Б + (1+)I_К0 = 500,031 + 5110^-3  1,6 мА;

U_КЭ = E_К – R_КI_К = 10-3,31,6 = 4,72 В.

Задача 4. Транзистор типа p-n-p включен по схеме с ОЭ (рис.2.4). Определить, в каком режиме он работает, если:

а) U_БЭ = -0.3B; U_КЭ = -0.2 B;

б) U_БЭ = -0.5B; U_КЭ = -10 B;

в) U_БЭ = 0.4B; U_КЭ = -10 B.

Решение. В p-n-p транзисторе эмиттерный переход открыт при положительном напряжении U_ЭБ, коллекторный переход – при положительном напряжении U_КБ. В соответствии с рис.2.4 U_ЭБ = –U_БЕ, U_КБ = U_КЭ – U_БЭ, то есть:

а) U_ЭБ = –U_БЭ =0.3 B > 0,

U_КБ = –0.2 – (–0.3) = 0.1 В > 0, оба перехода смещены в прямом направлении – транзистор в режиме насыщения;

б) U_ЭБ = –(–0.5) = 0.5B > 0,

U_КБ = –10 – (–0.5) = –9.5 В < 0, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном – транзистор в активном режиме;

в) U_ЭБ = –0.4B < 0 , U_КБ = –10-0.4 = –10.4В < 0, оба перехода смещены в обратном направлении – транзистор в режиме отсечки.

Задача 5. Расчет h-параметров для схемы с ОЭ по входным и выходным характеристикам транзистора. Из выходных характеристик (рис.2.5а) можно найти для заданной точки Т параметры h_{21э и} h_22э.

Рисунок _{2.5 – Примеры характеристик транзистора}

_{По приращениям iК и iБ между точками А і Б при постоянном напряжении UКЭ получим} h_{21Э =  = iК/iБ = 22 мА / 1мА = 22.}

_{Отношения приращений iК и UКЭ между точками В и Г при постоянном токе iБ дает возможность определить} h_{22Э = iК/UКЭ = 4мА/1 В = 4 мСм.}

_{Из входной характеристики транзистора (рис.2.5б) по приращениям UБЭ и iБ между точками Д и Е при постоянном напряжении UКЭ можно найти h11Э = UБЭ / iБ} =  _{= 0,6 В/0,55 мА = 1090 Ом.}

Задача 6. Для полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа, передаточная характеристика которого приведена на рис.2.6, определите крутизну S передаточной характеристики в точке О.

Рисунок 2.6 – Передаточная характеристика полевого транзистора

Решение. Используя формулу (2.3), по приращениям напряжения и тока между точками А и Б (рис.2.6), находим:

S = ∆I_C/∆U_З-И = (0,25-0,1)/(0,6-0,2) = 0,375 мА/В.