Занятие № 18.

Тема: Биполярные транзисторы.

7. Усилительные свойства транзистора.

На рис. 1а-в три простейшие усилительные схемы при включении транзистора с ОБ, ОЭ и ОК. Основными показателями транзисторного усилительного каскада при любой схеме включения транзистора являются:

а

a)

) коэффициент усиления по току

б) коэффициент усиления по напряжению

в) коэффициент усиления по мощности

г

б)

) входное сопротивление . Для изображенных на рис. 1(а-в) трех схем включения транзистора основные показатели определяются следующими вполне очевидными формулами:

; ;

Рис. 1

в)

; ;

; ;

Из приведенных выражений видно, что коэффициенты усиления по I; U; P существенно зависят как от схемы включения транзистора, так и от величины соответствующего входного сопротивления. При определении входных сопротивлений транзистора исходят из того, что эмиттерный и коллекторный переходы, как и тонкий слой базы, обладают некоторыми определенными сопротивлениями, равными соответственно r_Э, r_К, r_Б. У современных транзисторов в активном режиме работы величина r_Э составляет обычно десятки Ом, r_Б – сотни Ом, а r_К – сотни тысяч Ом.

Для схемы включения транзистора с ОБ . Поскольку величины r_Э и r_Б незначительны, то R_вхБ будет лежать в пределах от единиц до десятков Ом.

Для схемы включения транзистора с ОЭ и его величина с учетом значений , r_Э и r_Б составляет сотни Ом. Очевидно, что .

Для схемы включения транзистора с ОК . Если учесть, что , и , то R_вых будет определяться сопротивлением нагрузки R_Н и обычно составляет десятки кОм. На основании сравнения схем включения транзисторов можно составить сравнительную таблицу 1.

Тип схемы	Усиление			Входное сопротивление Ом
	КI	KU	KP
ОБ	1	до 1000	до 1000	Единицы-десятки
ОЭ	10-100	100	до 10000	Сотни
ОК	10-100	1	до 100	Десятки тысяч

из которой видно, что схема с ОЭ обеспечивает усиление как по току, так и по напряжению при достаточно большом входном сопротивлении, поэтому она получила наибольшее распространение.

Часть электрической цепи, имеющая две пары зажимов, одна из которых является входной, а другая выходной, называется четырехполюсником. Такое представление применяется когда необходимо исследовать изменение режима одной ветви сложной электрической цепи при изменении электрических характеристик в другой ветви.

Внутренне содержание и схемы четырехполюсников могут быть разнообразны. Задача состоит в том, чтобы написать общие выражения, пригодные для любого четырехполюсника.

Занятие № 19.

Тема: Биполярные транзисторы.

8. Система h параметров транзистора.

Свойства транзисторов оценивают по их параметрам, при определении которых транзистор рассматривают как усиливающее мощность устройство на входе которого действуют напряжение U₁ и ток I₁, а на выходе - напряжение U₂ и ток I₂. Такую модель называют активным четырехполюсником. В активном четырехполюснике зависимости между переменными составляющими напряжений и токов в цепях выражают тремя системами параметров z; y; h, среди которых наиболее распространена система h-параметров. В системе h-параметров за независимые переменные приняты ток I₁ и напряжение U₂. Тогда для U₁ и I₂ получаются зависимости: и (1). Зависимости (1) для сигналов малых амплитуд позволяют записать связь между напряжениями и токами на входе и выходе следующими выражениями

Для определения h-параметров создают режим холостого хода на входе () и режим короткого замыкания на выходе () по переменной составляющей. Условия и означают, что при определении соответствующего h-параметра ток I₁ и напряжение U₂ неизменны, т.е. I₁=const и I₂=const.

h₁₁ – это входное сопротивление транзистора измеренное при короткозамкнутом выходе по переменному напряжению.

.

h₁₂ – это коэффициент показывающий какая часть напряжения с выхода транзистора поступает на его вход, т.е. характеризующий глубину обратной связи. Он определяется при разомкнутой входной цепи, т.е. при .

.

h₂₁ – это коэффициент усиления по току, представляющий собой отношение выходного тока к входному. Определяется при коротком замыкании на выходе.

.

h₂₂ – это входная проводимость транзистора. Она определяется как отношение выходного тока к выходному напряжению при разомкнутых входных зажимах по переменному току

.

h параметры находят наибольшее распространение при расчете транзисторных низкочастотных схем. Для каждой схемы включения транзистора h параметры помечаются соответствующим индексом Б; Э; К.

h параметры можно определить как экспериментально, так и графическим путем по статическим характеристикам транзистора.

На рис. 2а; б показан порядок расчета h параметров для схемы транзистора с ОЭ.

П

a)

б)

Рис. 2

араметры h_22Э и h_21Э определяют по выходным характеристикам в заданной точке Р (рис. 2а). Для этого при неизменном токе базы задают приращение напряжения , находят соответствующее ему приращение тока коллектора и определяют при I_Б=const.

Параметры h_21Э находят путем задавания приращения тока базы при постоянном напряжении U_КЭ=const. При этом определяют приращение тока (между характеристиками для токов базы и ) и рассчитывают при .

Параметры h₁₁ и h₁₂ определяют по входным характеристикам.

Для нахождения h₁₁ в рабочей точке Р (рис. 2б) задают приращение тока (симметрично в обе стороны от точки Р на кривой с отметкой ). Находят получающееся при этом приращение напряжения и вычисляют входное сопротивление транзистора при .

Для нахождения h_12Э при постоянном токе базы , соответствующем точке Р, задают приращение напряжения . Определяют получающееся при этом приращение напряжения и находят коэффициент обратной связи по напряжению:

при I_Б=const.