6.4. Статические параметры транзисторов
Статические параметры транзисторов можно разделить на параметры малых сигналов и физические (собственные). Четырехполюсник, в качестве которого можно рассматривать и транзистор (рис. 6.3), как правило, описывается системой уравнений. Наиболее употребительными для транзисторов являются следующие
U1 = h11I1 + h12U2; I2 = h21I1 + h22U2. |
(6.3) |
Коэффициенты h11, h12, h21, h22 отражают свойства транзистора и являются его параметрами, получившими название h-параметров. Параметр с индексом 11 (читается «один–один») представляет собой входной параметр, т.е. определяет связь между током и напряжением; параметр с индексом 22 – выходной параметр, и также определяет связь между током и напряжением. h-параметр с индексом 21 определяет функцию прямой передачи, т.е. влияние входа на выход, а с индексом 12 – функцию обратной передачи, т.е. влияние выхода на вход.
Физический смысл h-параметров может быть определен по правилам электротехники для четырехполюсника при проведении по переменному току опытов холостого хода (I2 = 0), обратного холостого хода (I1 = 0), короткого замыкания на выходе (U2 = 0) и короткого замыкания на входе (U1 = 0).
Из уравнений (6.3) можно определить значения h-параметров, т.е. их физический смысл:
1) Параметр h11 = U1 / I1 при U2 = 0. Это входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе. Короткое замыкание по переменному току получают шунтированием выхода транзистора большой емкостью.
2) Параметр h12 = U1 / U2 при I1 = 0. Это коэффициент обратной связи, показывающий, какая часть напряжения передается с выхода транзистора на его вход при разомкнутой входной цепи, т.е. в режиме обратного холостого хода, который реализуется по переменному току включением большой индуктивности во входную цепь транзистора.
3) Параметр h21 = I2 / I1 при U2 = 0. Это коэффициент передачи (усиления) транзистора по току в прямом направлении (от входа к выходу) при коротком замыкании на выходе. Для транзистора в схеме с ОБ этот параметр численно равен коэффициенту , а для транзистора в схеме с ОЭ – коэффициенту .
4) Параметр h22 = I2 / U2 при I1 = 0. Это выходная проводимость транзистора при обратном холостом ходе, т.е. при разомкнутой входной цепи.
Система уравнений с h-параметрами для различных схем включения транзисторов будет выглядеть следующим образом:
для схемы с ОБ
для схемы с ОЭ
|
(6.4) |
;
;
;
.
h-параметры можно определить по статическим характеристикам транзистора. Из системы уравнений (6.4), например для схемы транзистора с ОБ, получим
при
Uкб
= 0.
Приращения Uэб и Iэ определим как катеты треугольника авс (рис. 6.4, а), построенного на входной характеристике при Uкб = const.
при
Uкб
= 0.
Приращения Iк и Iэ можно определить по рис. 6.4, б, где Iк = Iк” – Iк’; Iэ = Iэ” – Iэ’.
К физическим параметрам транзистора относятся:
rэ – динамическое сопротивление эмиттерного перехода, включенного в прямом направлении, с учетом объемного сопротивления эмиттерной области (от единиц до десятков Ом);
rб – объемное сопротивление базы для переменного тока, приблизительно равное сопротивлению базы для постоянного тока r’б (сотни омов);
rк – динамическое сопротивление коллекторного перехода, смещенного в обратном направлении (сотни килоомов).
Например, динамическое сопротивление коллекторного перехода равно rк = dUк / dIк Uк / Iк при Iэ = const, т.е. оно определяется приращением тока коллектора, вызванным приращением коллекторного напряжения при постоянном токе эмиттера. Физически это приращение объясняется изменением ширины базы.
Необходимо отметить, что преимущество физических параметров состоит в том, что они не зависят от способа включения транзистора в схему; а недостаток заключается в том, что не все физические параметры возможно непосредственно измерить.
Между физическими и h-параметрами существует определенная связь, которая позволяет по значениям h-параметров найти значения физических параметров.
;
;
.
Для обеспечения надежной работы транзистора в технических условиях на них могут быть указаны следующие предельно допустимые значения электрических режимов и условий эксплуатации (на примере транзисторов КТ817):
постоянное напряжение коллектор–эмиттер при Rбэ = в диапазоне температур;
постоянное напряжение коллектор–эмиттер при Rбэ R, указываемого в технических условиях, в диапазоне температур;
постоянное напряжение эмиттер–база в диапазоне температур;
постоянный ток коллектора;
постоянный ток эмиттера;
постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом и без него в диапазоне температур;
температура перехода;
диапазон температуры окружающей среды и др. параметры.