Для чего используются входные статические характеристики

Поскольку входная характеристика транзистора нелинейна, его входное сопротитвление не является точно определенным, а зависит от приложенного напряжения и протекающего тока. Это значит, что зависимость входного тока от входного напряжения выражается сложной формулой, неудобной на практике. Именно поэтому, когда надо найти входной ток, протекающий при данном входном напряжении, исполь­зуют входную характеристику тран­зистора. Например, на рис. 20.2а

Рис. 20.2

мо­жем определить, что если в транзисто­ре МП42Б (он имеет = 50) напряжение эмиттер-база равно 0,1 В (точка А), его базовый ток 20 мкА, а коллекторный ток приU_БЭ = 0,2 В (точка Б) определяем базовый ток I_Б = 120 мкА, коллекторный ток будет равен

Ту же характеристику можно ис­пользовать и в обратном порядке: для того, чтобы коллекторный ток данного транзистора был равен Iк= 13 мА, ба­зовый ток должен быть

а по характеристике определяем, что напряжение эмиттер-база должно быть U_ЭБ = 0.25 В (точка В).

По входной характеристике можно найти входное сопротивление транзис­тора для постоянного и переменного тока. Обратите внимание, что в любой точке вольт-амперной характеристики одному нелинейному элементу соот­ветствует два сопротивления: по по­стоянному току и по переменному току (дифференциальное динамическое), ко­торые в обшем случае друг с другом не совпадают. Сопротивление по по­стоянному току относится к постоян­ной составляющей сигнала, а по пере­менному току – к переменной состав­ляющей сигнала. Входное сопротивле­ние но переменному току особенно важно, потому что с его помощью про­изводится coгласонание отдельных транзисторных ступеней..

Для нахождения сопротивления по постоянному току в данной точке ис­пользуется закон Ома.

Например, входное сопротивление по постоянному току транзистора МП42Б в точке А (рис. 20.2а) равно

Таким же образом находим, что в точ­ке Б оно равно 1600 Ом, а в точке В – 1 кОм.

Для нахождения сопротивления по переменному току в данной точке ис­пользуется так называемый закон Ома в дифферен­циальной форме

где и обозначают малые прира­щения напряжения и тока около дан­ной точки. Например, найдем сопротивление по переменному току того же самого транзистора в той же точкеБ (рис. 20.2б). Для этого задаем следую­щие малые приращения (заштрихован- ный треугольник):

Тогда сопротивление по переменному току в точке Б будет

В заключение можно сказать, что входное сопротивление по переменному току зависит от выбран­ной рабочей точки, т.е. при большем токе базы (или коллектора) оно меньше. Практика показывает, что в схеме с ОЭ сопротивление в схеме с ОЭ обычно oт 500 Ом до 5 кОм.

Выходные статические характеристики биполярного транзистора в схеме с ОЭ

В этом случае выходные характеристи­ки выражают зависимость коллектор­ного тока I_К от выходного напряжения U_КЭ (при определенном базовом токе I_Б). Для снятия этих характеристик можно использовать схему, показан­ную на рис. 20.4. На этом же рисунке показано семейство выходных характе­ристик транзистора МП42Б, где каж­дая из них соответствует определенно­му току базы. Выходные характеристи­ки транзистора тоже нелинейны. Осо­бенность их состоит в том. что при ма­лых напряжениях (не более 0,4- 0.8 В) коллекторный ток растет быстро, по­сле чего он практически не зависит от коллекторного напряжения (характеристики почти горизонтальные), а зависит только от тока базы.

Рис. 20.4

Для чего используются выходные статические характеристики?

Выходные характеристики дают количественную связь между тремя основными величинами транзистора: током базы, током коллектора и коллекторным напряжением. Выходное сопротивление транзистора тоже нелинейно, т.е. зависимость выходного тока от выходного напряжения выражается довольно сложной формулой. Поэтому для нахождения этой величины и здесь используются выходные характеристики транзистора.

Например, по рис. 20.5 можно определить, что при коллекторном напряжении 4,5 В и базовом токе 40 мкА (точка Б) коллекторный ток будет 4,5 мА. Точно также можно определить, что при напряжении 4,5 В для того, чтобы протекал коллекторный ток 8 мА (точка В), необходим ток базы в 80 мкА.

По выходным характеристикам можно найти выходное сопротивление транзистора для постоянного и пере­менного токов. Выходное сопротивле­ние транзистора по переменному току особенно важно, поскольку на его ос­нове происходит согласование отдель­ных транзисторных ступеней. На­пример, сопротивление по постоянно­му току в точке Б (рис. 20.5а) будет иметь значение:

Сопротивление по переменному то­ку в той же точке можно найти по зако­ну Ома, задавая соответствующие при­ращения (рис. 20.5б), где

и, таким образом, получаем

Выходное сопротивление транзис­тора как по постоянному, так и по пе­ременному току сильно зависит от выбранной рабочей точки. Практика по­казывает, что выходное сопротивление по переменному току в схеме с ОЭ обычно имеет значения от 20 до 50 кОм.