Рис.4.3.
В демонстрации «demo4_1» показана схема (рис.4.4) получения семейства входных характеристик I Б(U Б).
Рис.4.4. demo4_1. Схема для получения входных ВАХ. Аргумент ВАХ – напряжение U Б изменяется в пределах от 0 до 1В с шагом 1мВ, параметр семейства U К изменяется в пределах от 0 до 15В с шагом 0.1В.
На рис.4.5 приведено семейство полученных входных характеристик БТ. Из графиков следует, что в интервале значений параметра U К от 0 до 0.5В вид ВАХ существенно зависит от параметра, но далее кривые практически сливаются, т.е. влияние параметра U К при его значениях больше 0.5В можно не учитывать. В реальных электронных устройствах напряжение U К >0.5В, поэтому свойства транзистора описывают одной входной характеристикой при напряжении U К≈10В.
Рис.4.5. Входные характеристики, полученные в demo4_1.
Рабочим участком входной ВАХ транзистора в электронных устройствах является линейный участок AB. При малых изменениях тока базы эта связь на линейном участке AB (рис. 4.6) описывается параметром h 11 – входное сопротивление транзистора. Для примера на рис.4.6 следует:
|
|
h 11 =∆ U Б/∆ I Б=(0.85-0.8)/(908-425)*106=103.5 Ом при U K=const. По сути это дифференциальное сопротивление. Этот параметр приводится в справочниках.
Рис.4.6. Входная характеристика биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером I Б (U Б) при постоянном напряжении U К.
На участке A B можно аппроксимировать входную ВАХ транзистора прямой линией (красная линия на рис.4.6):
U Б= h 11 I Б + U` Б
Здесь постоянные параметры: h 11 –входное сопротивление транзистора,
U` Б - напряжение «отпирания» транзистора.
Таким образом, входная характеристика позволяет найти ток базы при заданном напряжении между базой и эмиттером биполярного транзистора.
Выходные характеристики БТ так же получают экспериментально с помощью схемы на рис.4.3. Однако, аргументом выбирают напряжение U К, функцией - ток коллектора I К , а параметром – ток базы I Б.
Схема опыта, проведенного в демонстрации demo4_2, приведена на рис.4.7.
Рис.4.7.Схема получения выходных характеристик (demo4_2).
Полученное семейство выходных характеристик I К(U К, I Б) приведено на рис.4.8.
Рис.4.8. demo4_2. Семейство выходных характеристик I К(U К, I Б) биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.
Основное свойство биполярного транзистора – большое влияние тока базы на ток коллектора. На рис. 4.8 видно, что при изменении тока базы на 10 мкА и при постоянном напряжении на коллекторе 10 В ток коллектора изменяется почти на 2мА. Отношение приращения тока коллектора к приращению тока базы при изменениях тока базы и постоянном напряжении между коллектором и эмиттером - коэффициент передачи тока h 21, важный параметр транзистора. В нашем примере
|
|
при U К=10 В h 21 = ∆ I К / ∆ I Б ≈ 2*10-3 / 10*10-6 = 200.
Анализ показывает, что значение h 21 зависит от режима транзистора. На рис.4.9 на примере demo4_3 показана зависимость h 21(I Б, U К) при значениях U К= 0.5, 2.5…15.5. Здесь видно, что на начальном участке при малых токах базы параметр h 21 быстро растет, достигает максимума, а потом плавно уменьшается.
Рис.4.9. Зависимости параметра h 21 от тока базы при разных напряжениях между коллектором и эмиттером БТ.
Из этого семейства следует, что можно использовать для расчетов только некоторое среднее значение параметра h 21 в рабочей области характеристик.
Другой важной ВАХ транзистора является статическая переходная характеристика транзистора I К(I Б) при фиксированном напряжении Uк. На рис.4.10 из demo4_3 приведено семейство переходных характеристик при U КЭ= 0.5, 2.5…15.5.
Рис.4.10. Статические переходные характеристики I К(I Б, U К) БТ.
На рис.4.10 видно, что практически зависимости I К(I Б) можно считать линейными при значительном изменении напряжения U К: I К= h 21 I Б
Транзисторы имеют предельные эксплуатационные параметры, которые не должны быть превышены при подключении транзистора к источникам энергии:
I К< I К , макс ,
U К< U К , макс ,
P К< P К , макс .
Отсюда – кривая максимальной допустимой мощности транзистора P К , м акс :
I К= P К , м акс /U К.
Эти значения определяют границы доступной для работы области выходных характеристик транзистора, которые изображены на рис.4.11 пунктирными линиями.
Рис.4.11. Рабочая область семейства выходных характеристик транзистора.