Определение параметров h21э

Для выполнения условий U_кэ=const выберем две точки т.Д и т.Е выше и ниже ИРТ на характеристиках I_б=25 мА и I_б=15мА, для которых U_кэ=5В (рисунок 2.3).

Для точки Д: I_кд=1.5А I_бд=25мА U_кд=5В,

Для точки Е: I_ке=1А I_бе=15мА U_ке=5В,

Для ИРТ: I_ко=1.2А I_бо=20мА U_ко=5В.

Как видно ,для этих трех точек выполняется условие U_кэ=5В=const. По графикам (Рисунок2.3) определяем приращение между точками Д и Е находим параметры h21э:

h21э= (I_кд-I_ке)/(I_бд-I_бе)=(1500мА-1000мА)/(25мА-15мА)=50.

Определение параметров h22э

Для выполнения условия Iб=const выбираем на характеристике Iб=20мА две точки F и G (рисунок2.4).

Для точки G: I_кg=1.3А U_кэg=7В I_бg=20мА,

Для точки F: I_кf=1.1 U_кэf=3В I_бf=20мА,

Для ИРТ: I_ко=1.2А U_кэо=5В I_бо=20мА.

Рисунок 2.4-определение параметра h22э.

Как видно, для этих точек выполняется следующие условия I_б=20мА=const. По графикам (Рисунок2.4) определяем приращение между точками G и F находим параметры h22э:

h22э= (I_кg-I_кf)/(U_кэg-U_кэf)=(1.3А-1.1А)/(7В-3В)=0.05См=50мСм.

Отметим важную особенность,что приращение токов и напряжений при определении различных параметров находятся при разных условиях и поэтому не равны между собой . Например ,при расчете h21э и h22э используется приращение тока коллектора Однако ,в первом случае оно определяется при U_кэ=сonst,а во втором при I_б=const как было показано ранее,

.

Как уже отмечалось,значение всех параметров транзистора зависит от режима работы транзистора(заданного положения ИРТ). Проиллюстрируем это на примере для двух различных режимов работ (pисунок 2.5).

Рисунок 2.5- Расчет параметров для двух различных режимов работ

Для ИРТ1: I_ко=0.5А I_бо=5 мА U_кэо=10В I_ка=0.8А I_кв=0.1, I_ба=0мА I_бв=10мА.

h21э= (800мА-100мА)/(0мА-10мА)=70.

Для ИРТ2: I_ко=1А I_бо=15 мА U_кэо=5В I_кс=1.3А I_кд=0.7А, I_бс=20мА I_бд=10мА.

h21э= (1300мА-700мА)/(20мА-10мА)=60.

Кроме того значения h параметров зависят от температуры так как при изменении температуры происходит смещение вольт-амперной характеристики.

3 Графоаналитический расчет рабочего режима биполярного транзистора

Задаемся исходными данными для расчета

Е₂=20В R_к=1000Ом I_мб=0.05мА.

Расчет начинается с построения рабочей характеристики,называемой линией нагрузки.

Iк=-

Это уравнение первой степени,следовательно, линия нагрузки представляет собой прямую линию ,которую проще всего строить по двум точкам пересечения с осями координат:

1. J_к=0 U_кэ=Е₂

2. U_кэ=0 J_к=E₂/R_к

Для заданных исходных данных строим выходную рабочую характеристику(pисунок 3.1).

1. J_к=0 U_кэ=Е₂=20В точка N

2. U_кэ=0 J_к=Е₂/R_к=20В/1000Ом=20мА точка M.

Рабочую точку ИРТ наносим на пересечении линии нагрузки со статистической характеристикой,соответствующей заданному режиму I_бо=300мкА=const. После этого определяем состояния выходной цепи в режиме покоя(при отсутствии входного сигнала),

I_ко=18мА U_кэо=1.5В.

и мощность Р_ко,выделяющуюся в транзисторе в режиме покоя,

Р_ко=I_коU_кэо P_кmax.

которая должна быть меньше максимально допустимой рассеиваемой мощности.

Для рассматриваемого примера :

Р_ко=I_коU_кэо=18мА*1.5В=27мВт.

Рисунок 3.1-Линия нагрузки биполярного транзистора.

По справочным данным определяем, что для транзистора КТ315В постоянная рассеиваемая мощность коллектора составляет Р_кmax= 150 мВт что удовлетворяет расчетам. Следовательно,нет необходимости применять дополнительные меры теплоотвода.

Часто для проверки режима работы транзистора строят кривую Р_кmax=const,ограничивающую область допустимых режимов транзистора.Эта кривая представляет собой гиперболу .

Iко=

Построим кривую допустимых режимов работы транзистора КТ315В для Р_кmax=150 мВт(Рисунок 3.1) Видно ,что выбранный режим работы является допустимым.

По заданной амплитуде входного сигнала I_мб находим точки А и В максимального отклонения от положения ИРТ(Рисунок 3.1). Эти точки находим на пересечении линии нагрузки со статистическими характеристиками .

Точка А: при I_ба=I_бо+I_мб=300+50=350 мкА,

Точка В:при I_бв=I_бо-I_мб=300-50=250 мкА.

На проекции рабочего участка на оси координат определяются амплитуды переменных составляющих выходного тока и выходного напряжения.

I_мк=(I_ка-I_кб)/2=(19.5мА-16мА)/2=1.75мА

U_мкэ=(U_кб-U_ка)/2=(3.5В-0.5В)/2=1.25В.

Рисунок 3.2-Определение амплитуды выходного тока и напряжения.

После этого можно определить выходную мощность.

Р_вых=0.5*I_мк*U_мкэ

Р_вых=0.5* 1.75мА*1.25В=1.093мВт.