Биполярные транзисторы. Представление транзистора в малосигнальном режиме работы четырехполюсником, страница 2

В транзисторе, включенном по схеме ОЭ, зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора I_б = f₁(U_бэ) называют входной или базовой вольт-амперной характеристикой (ВАХ) транзистора. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных значениях тока базы I_к = f₂(U_кэ), I_б – const называют семейством выходных (коллекторных) характеристик транзистора.

Входная и выходная ВАХ биполярного транзистора средней мощности типа n-p-n приведены на рисунке:

Как видно из рисунка, входная характеристика практически не зависит от напряжения U_кэ. Выходные характеристики приблизительно равноудалены друг от друга и почти прямолинейны в широком диапазоне изменения напряжения U_кэ.

Зависимость I_б = f(U_бэ) представляет собой экспоненциальную зависимость, характерную для тока прямосмещённого p-n перехода. Поскольку ток базы – рекомбинационный, то его I_б величина в β раз меньше, чем инжектированный ток эмиттера I_э. При росте коллекторного напряжения U_к входная характеристика смещается в область больших напряжений U_б. Это связано с тем, что вследствие модуляции ширины базы (эффект Эрли) уменьшается доля рекомбинационного тока в базе биполярного транзистора. Напряжение U_бэ не превышает 0,6…0,8 В. Превышение этого значения приведет к резкому увеличению тока, протекающего через открытый эмиттерный переход.

Зависимость I_к = f(U_кэ) показывает, что ток коллектора прямопропорционален току базы: I_к = B · I_б

Наверх

Параметры биполярного транзистора

К основным параметрам транзистора относятся:

·  Статический коэффициент усиления по току:

B = I_к / I_б

Его величина находится а пределах 50…250

·  Дифференциальный коэффициент усиления по току:

при U_кэ = const

·  Статический коэффициент передачи тока эмиттеру:

·  Дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттеру:

Коэффициенты α₀ и α практически одинаковы. Их значения находятся в пределах 0,9…0,998 и являются функциями температуры и напряжения U_кэ

·  Дифференциальное выходное сопротивление:

при U_бэ = const

·  Дифференциальное входное сопротивление:

при U_кэ = const

Наверх

Представление транзистора в малосигнальном режиме работы четырехполюсником

В малосигнальном режиме работы транзистор может быть представлен четырехполюсником. Когда напряжения u₁, u₂ и токи i₁, i₂ изменяются по синусоидальному закону, связь между напряжениями и токами устанавливается при помощи Z, Y, h параметров.

Потенциалы 1', 2', 3 одинаковы. Транзистор удобно описывать, используя h-параметры.

Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, характеризуется четырьмя величинами: I_б, U_бэ, I_к и U_кэ. Две из этих величин можно считать независимыми, а две другие могут быть выражены через них. Из практических соображений в качестве независимых удобно выбирать величины I_б и U_кэ. Тогда U_бэ = f₁(I_б, U_кэ) и I_к = f₂(I_б, U_кэ).

В усилительных устройствах входными сигналами являются приращения входных напряжений и токов. В пределах линейной части характеристик для приращений U_бэ и I_ксправедливы равенства:

Физический смысл параметров:

·   – входное сопротивление при коротком замыкании полюсов 2-2';

·   – коэффициент передачи по напряжению в режиме хх со стороны полюсов 1-1';

·   – коэффициент передачи по току при коротком замыкании полюсов 2-2'

·   – выходная проводимость при холостом ходе на входе, полюсы 1-1' разомкнуты.

Для схемы с ОЭ коэффициенты записываются с индексом Э: h_11э, h_12э, h_21э, h_22э.

В паспортных данных указывают h_21э = β , h_21б = α. Эти параметры характеризуют качество транзистора. Для увеличения значения h21 нужно либо уменьшить ширину базы W, либо увеличить диффузионную длину, что достаточно трудно.

Наверх

Составные транзисторы