Характеристики биполярного транзистора как четырехполюсника

Свойства транзистора характеризуются параметрами, которые делятся на:

1) физические – коэффициент усиления по току α, сопротивления r _э, r _б, r _к; эти параметры характеризуют свойства самого транзистора, независимо от схемы включения;

2) схемотехнические – имеют различные значения для разных схем включения. Существуют несколько систем схемотехнических параметров, но все они основаны на том, что транзистор как элемент схемы на малом переменном сигнале рассматривается в виде линейного активного четырехполюсника (рис. 10).

Рис. 10. Блок‑схема четырехполюсника с h ‑параметрами

Основой для анализа четырехполюсника является система уравнений, связывающая входные и выходные токи I ₁ и I ₂ и напряжения U ₁ и U ₂. Таких систем может быть три, в зависимости от того, что принято за независимые переменные y, z и h. Наибольшее распространение получила система h ‑параметров, при которой за независимые переменные для биполярного транзистора принимают ток на входе I ₁, напряжение на выходе U ₂. Эта система имеет вид:

(5)

Выбор h ‑параметров (а не y‑ или z ‑параметров) связан с тем, что для биполярного транзистора удобно реализовать режим холостого хода на входе (I ₁ = 0) и режим короткого замыкания на выходе (U ₂ = 0).

Каждый из h ‑параметров имеет определенный физический смысл. Параметр h ₁₁ представляет собой величину входного сопротивления транзистора r _вх при коротком замыкании на выходе (U ₂ = 0) и измеряется в омах.

Параметр h ₁₂ называется коэффициентом обратной связи и равен отношению входного напряжения U ₁ к выходному U ₂ при разомкнутой входной цепи (I₁=0).

Параметр h ₂₂ представляет собой выходную проводимость транзистора при разомкнутом входе (I ₁ = 0) и измеряется в микросименсах (1 мкСм = 10^-6 См = 1 мкА/В):

.

Параметр h ₂₁ – коэффициент прямой передачи тока при коротком замыкании на выходе:

Поскольку транзистор имеет три электрода и используется как четырехполюсник, то один из его электродов является общим для входной и выходной цепи (рис. 11). При этом значения h ‑параметров отличаются в зависимости от схемы включения биполярного транзистора: h _б для схемы с общей базой или h _э для схемы с общим эмиттером.

Рис. 11. Представление транзисторов в виде четырехполюсников:

а – ОБ, б – ОЭ

h‑ параметры можно определить с помощью статических характеристик методом измерения их на постоянном токе. Тогда роль малого переменного тока и напряжения будут играть малые приращения постоянных токов D I _б, D I _к и напряжений D U _к, D U _б. Для схемы с общим эмиттером:

(6)

В справочниках чаще указаны h ‑параметры для схемы с ОБ (h _б), которые можно найти путем пересчета, если известны h ‑параметры для схемы с ОЭ (h _э):

(7)

Между физическими параметрами и h ‑параметрами для биполярного транзистора в схеме с общей базой существует взаимосвязь:

.

Для типичных транзисторов значения h ‑параметров приведены в конце методички.

Дата добавления: 2014-10-15