Схемы замещения транзистора. Определение параметров

Для оценки параметров транзисторов принято пользоваться схемами замещения. Каждому элементу эквивалентной схемы можно придать определенный физический смысл.

В схеме замещения применены следующие параметры:

1. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, включенного в примом направлении (от единиц до десятков Ом)

r _э = dU _э / dI _э при U _кб = const.

Это объемное сопротивление низкоомное, в схеме замещения часто не учитывается.

а) б)

Рис. 30

Схема замещения транзистора а) физические параметры;

б) схема замещения при включении с общим эмиттером.

2. Объемное сопротивление базы r _б > r _э (от 100 до 400 Ом).

3. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (включенного в обратном направлении):

r _к(э) = { 1 / (1 + b)} { dU _кб / dI _к }, при I _б = const.

Определяется изменением тока коллектора при изменении напряжения на коллекторном переходе. Учитывает эффект модуляции базы,

r _к(э) = {1 / (1 + b)} × (0,5 - 1,0 Мом)

4. Емкость коллекторного перехода С _кэ(э) равна сумме зарядной и диффузионной емкостей. Величина зависит от типа транзистора, составляет десятки пикофарад. Влияет на работу, особенно в области высоких частот. Емкость эмиттерного перехода не учитывается, поскольку она шунтирована малым сопротивлением r _э.

5. Граничная частота f _b = f _a / (1 +b). f _a - граничная частота в схеме ОБ, при которой a снижается в раз.

Частотные свойства схемы ОЭ хуже, чем схемы ОБ.

Достоинством физических параметров транзистора является то, что они не зависят от схемы включения. Недостаток - некоторые из них невозможно измерить. Поэтому на практике часто пользуются вторичными параметрами, характеризующими транзистор как активный четырехполюсник. Наибольшее распространение получила система h -параметров, которая предполагает малые приращения сигналов. В этом случае процессы можно описать системой уравнений

D U ₁ = h ₁₁ D i ₁ + h ₁₂ D U ₂

D i ₂ = h ₂₁ D i ₁ + h ₂₂ D U ₂

Из этой системы уравнений получаем:

1. h ₁₁ = D U ₁/D i ₁ при D U ₂=0, входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе.

2. h ₁₂ = D U ₁/ D U ₂ при D i ₁ = 0, коэффициент обратной связи, показывающий, какая часть напряжения передается с выхода транзистора на вход при неизменном входном токе.

Рис.31. Представление транзистора в качестве четырехполюсника

3. h ₂₁ = D i ₂/D i ₁ при D U ₂=0, коэффициент передачи транзистора по току, измеренный при постоянном напряжении на выходе. Для схемы ОЭ h ₂₁ = b.

4. h ₂₂ = D i ₂/D U ₂ при D i ₁ = 0, выходная проводимость транзистора при постоянном

входном токе.

h - параметры связаны с физическими параметрами и позволяют их определить. Для схемы ОЭ получим::

r _э = h ₁₂ / h ₂₂; r _б = h ₁₁ - h ₁₂ (1 + h ₂₁) / h ₂₂; r _к = (1 + h ₂₁) / h ₂₂; b = h ₂₁

Для разных схем включения h -параметры различны. Поэтому иногда их снабжают индексами: h _б - для схемы с ОБ, h _э - для схемы с ОЭ.

В ряде случаев требуется иметь более высокие значения для коэффициента передачи тока транзистора и его входного сопротивления. В этом случае может быть полезна схема составного транзистора. При этом коэффициент передачи тока базы будет равен:

b = b₁+ b₂ + b₁b₂. Если учесть, что b₁ >> 1, и

b₂>> 1, то получим b» b₁b₂

Для получения максимального коэффициента b транзистор Т2 выбирают более мощным, с тем, чтобы его номинальный входной ток был равен выходному току транзистора Т1.

Рис.32. Схема составного транзистора

Для составного транзистора справедливы соотношения:

r _э = r _э2 + (r _э1 + r _б2) / (1 + b₂) = (2 r _э1 + r _б2) / (1 +b₂);

r _б» r _б1; r _к = r _к2// [ r _к1 / (1 + b₂)].

Коллекторные сопротивления составного транзистора меньше, чем сопротивление одного транзистора. Обратный ток коллектора становится несколько выше:

I _ко = I _ко2 + (1 +b₂) I _ко1. (3.11)

Составные транзисторы используются в схемах, где требуются повышенные значения входного сопротивления, коэффициентов усиления и пониженные значения выходного сопротивления.