3.7. Малосигнальная модель транзистора

Представление транзистора в виде активного четырехполюсника для расчета схем имеет ряд недостатков:

– параметры четырехполюсника задаются в известной степени формально;

– каждый из параметров может отражать влияние сразу нескольких физических процессов.

Поэтому схемы замещения транзистора (рис. 3.14 – 3.17) в системах Z–, Y–, H– параметров называют формальными схемами замещения. Они неполностью отражают все физические процессы, происходящие в транзисторе.

На практике используются физические эквивалентные схемы замещения транзистора, учитывающие схему включения и частотный диапазон его работы. Каждый вывод физической схемы соответствует электроду транзистора, а в формальных эквивалентных схемах различают только входные и выходные зажимы, независимо от того, какими электродами транзистора они являются.

При работе в активном режиме и небольших изменениях напряжения на эмиттерном переходе транзистор можно представить с помощью линейной эквивалентной схемы, которую называют малосигнальной моделью транзистора.

Малосигнальными такие схемы называют потому, что значения напряжений и токов переменного сигнала обычно значительно меньше, чем значения постоянных токов и напряжений.

Широкое распространение получила T–образная малосигнальная модель транзистора (рис. 3.20), элементы которой достаточно полно отражают свойства реального транзистора на низких частотах.

Параметры эквивалентной схемы r_э, r_б, r_к отображают реальные сопротивления транзистора и определяются как отношения приращений напряжений в цепях транзистора к вызвавшим их приращениям токов (на низких частотах такие приращения играют роль переменных сигналов).

Согласно эквивалентной схемы (рис. 3.20) получаем:

и составляет единицы–десятки Ом,

и составляет сотни кОм.

Сопротивление базы r_б имеет две составляющие: распределенное сопротивление базы r'_б, диффузионное сопротивление r''_б. Распределенное сопротивление базы r'_б представляет собой область базы, через которую происходит перенос носителей. С уменьшением толщины базы r'_б возрастает. Диффузионное сопротивление базы r''_б учитывает эффект Эрли, заключающийся во влиянии коллекторного напряжения на ширину базы за счет изменения ширины коллекторного перехода. Генератор тока в цепи коллектора отражает усилительные свойства транзистора. При этом значение тока генератора пропорционально току эмиттера, а с ростом частоты изменяются как амплитуда, так и фаза тока. Если для оценки усилительных свойств транзистора используется генератор напряжения (рис. 3.20,б), то сопротивление генератора .

Эмиттерный и коллекторный переходы обладают емкостными свойствами, поэтому в эквивалентных схемах необходимо учитывать и . Так как эмиттерный переход в активном режиме смещен в прямом направлении r_э шунтируется . Учитывая, что r_э очень мало, то влияние незначительно и на низких частотах им можно пренебречь. Обратно смещенный коллекторный переход обладает большим сопротивлением , поэтому влияние может сказываться и на низких частотах.