Характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ

Семейства входных и выходных характеристик приведены на рис.5 и 6.

Входная характеристика при U_КЭ= 0 соответствует диодному включению транзистора, когда оба перехода соединены параллельно. При прямом смещении переходы открываются, и ток возрастает по экспоненциальному закону.

При обратном смещении коллекторного перехода ВАХ смещается вниз и вправо и при обратных напряжениях ½ U_КЭ ½ ³ 0,5В напряжение коллектора практически не влияет на входные характеристики – кривые практически сливаются. Ток базы имеет две противоположно направленные составляющие:

I_Б = (1-a) I_Э – I_КБ0 (3)

Первая составляющая – рекомбинационная – идет на восполнение убыли основных носителей вследствие рекомбинации и инжекции в эмиттер, вторая – обратный ток коллекторного перехода. При обратном смещении базы ток базы практически совпадает с I_КБ0. При подаче прямого напряжения на базу эмиттерный переход открывается и в цепи базы появляется рекомбинационный ток.

Выходные характеристики в схеме с ОЭ, в отличие от характеристик схемы с ОБ, имеют крутой участок не при положительных напряжениях на коллекторе, а при малых отрицательных. Это объясняется тем, что напряжение на базе отрицательно. Пунктирная линия на рис.6 соответствует условию U_КБ= 0.

Для схемы включения с ОЭ характерна заданная величина тока базы. В активном режиме выходной ток пропорционален входному току:

I_К= β I_Б +I_КЭО, (4)

где b – статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ, I_КЭ0 – обратный ток коллектора при разомкнутой базе. Связь между коэффициентами a, b и токами I_КЭ0, I_КБ0 легко получить, подставив I_Э из формулы (1) в формулу (2):

(5)

(6)

Пологий участок характеристик в схеме с ОЭ имеет больший наклон, чем в схеме с ОБ. Это связано с эффектом Эрли – уменьшением ширины базы при увеличении U_КЭ, – даже незначительное изменение коэффициента a приводят к существенному изменению b, а следовательно, и росту тока I_К в схеме ОЭ вследствие связи (5).

Спад коллекторного тока наступает в режиме двойной инжекции, которой соответствует область, лежащая левее пунктирной кривой U_КБ= 0 на рис.6. Заметный спад тока наступает лишь тогда, когда прямое напряжение достигает напряжения отпирания , где U^* – напряжение открытого p-n -перехода.

3. Дифференциальные параметры транзистора.

Величины, связывающие малые приращения токов и напряжений называются дифференциальными параметрами. Критерием малости изменений токов и напряжений является линейность связи между ними, следовательно, дифференциальные параметры не зависят от амплитуды переменных составляющих токов и напряжений. Поэтому, когда транзистор работает в линейном режиме, для расчетов удобнее пользоваться не характеристиками, а параметрами.

Представим транзистор в виде четырехполюсника, на входе которого действуют ток İ₁ и напряжение Ú ₁, а на выходе ток İ₂ и напряжение Ú₂ (Рис.7)

Из четырех переменных, характеризующих четырехполюсник, только две являются независимыми. В зависимости от того, какие из них приняты за независимые получаются различные системы дифференциальных параметров. На практике наиболее часто используются три системы параметров: Y, Z, H. В системе Y -параметров за независимые принимаются напряжения U₁ и U₂, токи I₁, I₂ являются функциями этих величин, в системе Z -параметров за независимые принимаются I₁ и I₂, U₁, и U₂ являются их функциями. В системе H -параметров за независимые переменные приняты входной ток I₁ и выходное напряжение U₂ Эту систему называют также смешанной или гибридной, так как H -параметры имеют различную размерность.

Дифференциальные параметры несложно пересчитать из одной системы в другую. Выбор конкретной системы определяется удобством измерения. Систему H – параметров используют на низких частотах (обозначают строчной буквой h), когда пренебрежимо малы емкостные составляющие токов. Необходимые для измерения h -параметров режимы короткого замыкания выхода и холостого хода входа для переменной составляющей тока могут быть осуществлены на низких частотах сравнительно просто вследствие малого входного и большого выходного сопротивления транзистора. Поэтому в технических условиях и справочниках по транзисторам низкочастотные параметры приводятся в этой системе.

Система H -параметров.

Принимая за независимые переменные входной ток I ₁ и выходное напряжение U ₂, можно получить уравнения четырехполюсника в системе Н-параметров:

(7)

где – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока;

– коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– выходная проводимость транзистора при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока.

Величина параметров транзистора зависит от способа его включения, поэтому в обозначении параметров вводится третий индекс («Б», «Э», «К»), определяющий схему включения.

Определение h-параметров транзистора по статическим характеристикам.

Низкочастотные значения h -параметров можно найти с помощью входных и выходных характеристик. Должна быть задана или выбрана рабочая точка, в которой требуется найти параметры. Найдем h -параметры транзистора МП14 (рис.5, 6) в рабочей точке I_Б = 60 мкА, U_КЭ= 8 В.

Параметры и определяются по выходным характеристикам транзистора (рис.6). При постоянном токе базы задаем приращение коллекторного напряжения =12 В- 4 В и находим получающееся при этом приращение тока коллектора (катет зачерненного треугольника). Тогда выходная проводимость транзистора

Далее при постоянном напряжении коллектора U_КЭ= 8 В задаем приращение тока базы = - и определяем получающееся при этом приращение тока коллектора . Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы

Параметры и определяют по входным характеристикам (рис. 9). Рабочая точка находится при I_Б = 60 мкА между характеристиками, снятыми при U_КЭ= 5 В и U_КЭ= 10 В. Для нахождения можно взять любую из них. Берем две точки I_Б= 60 мкА и I_Б= 80 мкА на одной из характеристик и находим получающиеся при этом приращение напряжения базы =17мВ. Тогда входное сопротивление транзистора

= = =850 Ом.

Затем при постоянном токе базы =60 мкА находим приращения напряжения базы =8мВ между характеристиками, снятыми при U_КЭ= 5 В и U_КЭ= 10 В. Тогда коэффициент обратной связи по напряжению: