4.4. Влияние температуры на статистические характеристики

Влияние температуры на положение входной характеристики схемы с ОБ при поддержании неизменным её параметра аналогично её влиянию на ВАХ полупроводникового диода. В нормальном активном режиме ток эмиттерного перехода можно представить формулой I_{э .}

С ростом температуры тепловой ток I_эо растёт быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения . В результате противоположного влияния двух факторов входные характеристики схемы с ОБ смещаются влево при выбранном токеI_э на величину (рис. 4.11, а).

Начало входной характеристики в схеме с ОЭ определяется тепловым током коллекторного перехода I_КБО который сильно зависит от темпера­туры, так что начало характеристики при увеличении температуры опуска­ется (рис. 4.11, б).

Влияние температуры на выходные характеристики схем с ОБ и ОЭ удобно анализировать по формулам (4.5) и (4.7):

I_k =

и

I_k = .

Снятие выходных характеристик при различных температурах должно проводиться при поддержании постоянства параметров (I_э = const в схеме с ОБ и I_б = const в схеме с ОЭ). Поэтому в схеме с ОБ при I_э = const рост I_k будет определяться только увеличением I_кбо (рис. 4.12, а).

а б

Рис. 4.12

Однако обычно I_кбо значительно меньше I_э, изменение I_k составляет доли процента и его можно не учитывать.

В схеме с ОЭ положение иное. Здесь параметром является I_б и его надо поддерживать неизменным при изменении температуры. Будем счи­тать в первом приближении, что коэффициент передачи не зависит от температуры. ПостоянствоI_б означает, что температурная зависимость I_k будет определяться слагаемым I_кбо. Ток I_кбо(как тепловой ток пере­хода) примерно удваивается при увеличении температуры на 10 ⁰С, и при >> 1 прирост токаI_кбо может оказаться сравнимым с исходным значением коллекторного тока и даже превысить его.

На рис. 4.12, б показано большое смещение выходных характеристик вверх. Сильное влияние температуры на выходные характеристики в схеме с ОЭ может привести к потере работоспособности конкретных уст­ройств, если не принять схемотехнические меры для стабилизации тока или термостатирование.

4.5. Малосигнальные параметры и эквивалентная схема

Характеристики транзистора нелинейны. Однако если он находится в некотором режиме (режим определяется током через транзистор и напря­жений на его электродах), то при малом изменении токов и напряжений участки характеристик можно считать отрезками прямых. В таком случае для малых сигналов транзистор можно представить линейным четырёхпо­люсником. Он описывается системой двух линейных алгебраических урав­нений:

_. (4.8)

Применение h-параметров (а не y-параметров, z-параметров и др.) обусловлено тем, что для их экспериментального определения необ­ходимо производить короткое замыкание на выходе и холостой ход на входе. Так как транзистор имеет низкоомный вход и высоокоомный выход, то эти режимы легко осуществимы.

Зададим приращения токов и напряжений в виде малых гармонических колебаний. Тогда уравнения (4.8) можно записать

U_1m = h₁₁I_1m + h₁₂U_2m

I_2m = h₂₁I_1m + h₂₂U_2m. (4.9)

Уравнениям (4.9) соответствует эквивалентная схема (рис. 4.13).

Из (4.9) вытекают смысл и наименованиеh-параметров:

h₁₁= – входное сопротивле- ние транзистора при коротком замыка­нии на выходе для переменной составляющей тока;

h₁₂= – коэффициент обратной связи по напряжению при ра­зомкнутом входе для переменной составляющей тока;

h₂₁= – дифференциальный коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей;

h₂₂= – выходная проводимость транзистора при разомкну­том входе для переменной составляющей тока.

На высоких частотах между переменными составляющими токов и на­пряжений появляются фазовые сдвиги и параметры становятся комплекс­ными.

При этом (4.9) записываются в виде

(4.10)

.

H-параметры легко найти по входным и выходным характеристикам. Например, для схемы с ОЭ определение h-параметров поясняют рис. 4.14 и 4.15.

_{; ;}

_{; .}

Рис. 4.14 Рис. 4.15

_{Для правильного нахождения параметров необходимо следить за тем, чтобы положение точки А (рабочей точки), в окрестности которой опреде­ляются параметры и координаты которой задают режим транзистора, на входных и выходных характеристиках соответствовало одному и тому же режиму.}