49. Малосигнальные параметры биполярных транзисторов и эквивалентная т-образная схема замещения транзистора

Под малым сигналом понимают такой, при котором можно пренебречь нелинейностью харак-к транзистора и считать, что токи от напряжений на внешних выводах транзистора зависят линейно. В качестве примера рассмотрим переменные составляющие токов и напряжений в схеме, показанной на рис. 13.1. В этой схеме источники напряжений и устанав-ют начальные значения напряжения смещения на эмиттерном и коллекторном переходах, — генератор переменного входного напряжения, — сопротивление нагрузки коллекторной цепи.

Рис. 13.1. Схема включения транзистора для переменного сигнала

Постоянные и переменные составляющие токов и напряжений можно найти с помощью статических вольт-амперных харак-к транзистора (рис. 13.2,а,б).

а) б)

Рис. 13.2. Определение амплитуд переменных сигналов с помощью входных (а) и выходных (б) характеристик транзистора

Из рисунка видно, что при достаточно малом входном сигнале в малой окрестности точки покоя А зависимость токов от напряжений почти линейная. Поэтому для таких малых сигналов транзистор с некоторым допущением можно считать линейным четырехполюсником.

Различают несколько типов эквивалентных схем замещения транзистора как линейного четырехполюсника.Наиболее полно свойства реальных структур транзисторов учитывает так называемая Т-образная эквивалентная схема замещения транзистора, которая для случаев его включения с общей базой и с общим эмиттером приведена на рис. 13.3 а и б соответ-но. В этих эквивалентных схемах эмиттерный и коллекторный переходы заменены их дифференциальными сопротивлениями, а влияние тока входной цепи на ток выходной цепи учтено источниками токов и .

а) б)

Рис. 13.3. Т-образная эквивалентная схема замещения транзистора с общей базой (а) и общим эмиттером (б)

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода можно найти из уравнения: при .

Тогда (13.1)

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода учитывает увеличение коллекторного тока за счет сужения базы при повышении напряжения на коллекторе. В случае резкого коллекторного перехода величина пропорциональна и обратно пропорциональна току . Значение опред-ся также током термогенерации носителей в области объемного заряда коллекторного перехода. В эквивалентной схеме замещения транзистора с общим эмиттером (рис. 13.3,б) дифференциальное сопротивление коллекторного перехода опред-ся соотношением

(13.2)

т. е. величина меньше величины . Это объясняется более сильной зависимостью коэффициента от напряжения на коллекторном переходе, чем коэффициента . Величина сопротивления опред-ся конструкцией и удельным сопротивлением материала базовой области. Сопротивление базы растет с увеличением напряжения на коллекторном переходе, которое вызывает сужение базовой области, и умень-ся с ростом тока эмиттера, который увел-ет концентрацию неравновесных носителей в базе.

Т-образные эквивалентные схемы замещения транзистора позволяют проводить анализ электронных схем с учетом физических свойств и специфических особенностей транзисторных элементов. Однако непосредственное измерение дифференциальных параметров транзисторов в Т-образной эквивалентной схеме невозможно, так как внутренняя базовая точка Б' не имеет реальной координаты в структуре транзистора и к ней нельзя подключить измерительные приборы.