Читать онлайн «Электроника в вопросах и ответах». Страница 18

 — входная проводимость при х.х., измеренная при х. х. на входе (i1 = 0); h22 имеет размерность проводимости и выражается в сименсах. Значение h22 для транзистора в схеме ОЭ может составлять, например, 30 Cм.

Используются также и другие обозначения параметров типа h и у: вместо индекса 11 — применяется индекс i (от английского Input — вход), вместо 22 — индекс о (output — выход), вместо 12 — индекс г (reverse — обратный), вместо 21 — индекс f (forward — прямой).

Параметры транзистора как четырехполюсника зависят от cxeмы, в которой работает транзистор. Для различения параметров в различных схемах включения применяются дополнительные индексы: Э — для схемы ОЭ; Б — для схемы ОБ; К — для схемы ОК.

Следовательно, получаем, например, hi (= h11), hf (= h21), hfэ (= h21э).

Параметрами типа h особенно часто пользуются в случае низкочастотных схем. С помощью h-параметров можно выразить такие параметры усилительной схемы (рис. 4.8), например усилителя, как входное и выходное сопротивления, усиление по току, напряжению и мощности. Например, усиление по току выражается как

Ki = i2/i1 = h21/(1 + h22RII)

Рис. 4.8. Транзистор в виде четырехполюсника в схеме усилителя

Это параметры проводимостей транзистора, определяемые для режима к. з. на входе (u1 = 0) или на выходе (u2 = 0). Близкие условия обычно имеют место в транзисторных схемах, работающих в диапазоне высоких частот с малыми сопротивлениями, и поэтому y-параметры широко используют при проектировании высокочастотных схем. Эквивалентная схема четырехполюсника (транзистора) с y-параметрами представлена на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Эквивалентная схема транзистора четырехполюсника с y-параметрами

Значения отдельных параметров следующие:

 — входная проводимость при к. з. на выходе цепи;

— проводимость обратной связи при к. з. на входе;

 — проводимость прямой передачи при к. з. на выходе цепи;

— выходная проводимость при к.з. на входе (u1 = 0).

В общем случае y-параметры в системе проводимостей состоят из действительной части активной проводимости g и мнимой части — реактивной проводимости Ь.

Между h- и y-параметрами существуют соотношения, допускающие их пересчеты, например h11 = 1/y11, h12C = y12/у11 и т. д.

В схеме ОБ сигнал подводится между эмиттером и базой, а нагрузка включается между коллектором и базой (рис. 4.10, а).

Существует ряд физических моделей схемы ОБ. Наиболее часто встречается схема, представленная на рис. 4.10, б, называемая Т-образной моделью или Т-образной эквивалентной схемой. В этой схеме слой базы транзистора изображается сопротивлением базовой области rб, значение которого убывает с ростом тока базы. Параллельно сопротивлению коллекторного перехода rк включена барьерная емкость Ск, сильно зависящая от напряжения Uкб и тока Iк.

Частотная зависимость элементов, образующих рассматриваемую физическую модель, в большом диапазоне частот невелика. Большое практическое значение при работе в диапазоне высоких частот имеет произведение rбСк. Его значение должно быть как можно меньше. Также имеет большое значение и произведение диффузионной емкости Сэ на сопротивление эмиттерного перехода rэ, определяющее предельную частоту f0h11 схемы ОБ, при которой h21б уменьшаете на 3 дБ, т. е. до относительного уровня 0,707, rэСэ ~= 1/2πfh11.

Схему ОБ можно представить также в виде четырехполюсника с h-или y-параметрами, заменяя в схеме, показанной на рис. 4.7, в ток i1 на iэ, i2 на iк, u1 на uэб, u2 на uкб. В этом случае получаем схему, показанную на рис. 4.10, в.

Рис. 4.10. Транзистор в усилительной схеме ОБ (a), физическая модель транзистора, работающего в схеме ОБ (б), схема с ОБ в виде четырехполюсника с h-параметрами (в)

Между h-параметрами и параметрами транзистора, соответствующими Т-образной эквивалентной схеме, существует определенная связь:

h11б ~= rэ, h21б = — КIб, h12б/h22б = rб, h22б = 1/rк

С помощью h-параметров можно определить параметры схемы, работающей в качестве усилителя, возбуждаемого от источника с внутренним сопротивлением Rг и нагруженного сопротивлением (рис. 4.10, а).

При расчете коэффициента усиления по напряжению КU можно воспользоваться формулой

KUБ = uкб/uвх = Rк/(h11б + Rг) или KUБ = uкб/uэб = Rк/h1б

Коэффициент усиления по току схемы ОБ КIБ = h21Б ~ 1.

Выходное и входное сопротивления схемы определяются соответственно как

Rвых ~= 1/h22б; Rвх ~= h11б

Основные свойства схемы ОБ кратко можно свести к следующим: большое усиление по напряжению (не менее 1000), коэффициент усиления по току меньше единицы, большее усиление по мощности (примерно 1000), малое входное сопротивление (около 200 Ом), высокое выходное сопротивление (около 500 кОм).

Статические характеристики транзистора — зависимости между токами и напряжениями на различных электродах транзистора, которые получают при подаче на соответствующие электроды регулируемых постоянных напряжений. Статические характеристики снимают путем измерении в простой измерительной схеме либо находят в каталогах или справочниках, разработанных заводом-изготовителем. Статические характеристики позволяют определить ряд параметров транзистора и выбрать соответствующие условия работы, например при усилении сигналов переменного и постоянного тока.

Типичные статические характеристики транзистора в схеме ОБ представляют собой зависимость тока коллектора от постоянного напряжения между коллектором и базой, они называются выходными или коллекторными характеристиками. Такие характеристики можно определить для двух разных случаев: поддерживая постоянным ток эмиттера (рис. 4.11) или поддерживая постоянное значение напряжения эмиттер — база. В обоих случаях уже при малых напряжениях uкб ток коллектора Iк достигает значения, которое незначительно возрастает при дальнейшем увеличении коллекторного напряжения, причем это возрастание связано в основном с ростом составляющей обратного тока Iкбо (Iко), который существует из-за наличия неосновных носителей в полупроводнике и определяется для Iэ = 0. Основная составляющая тока коллектора, связанная с основными носителями, не зависит от напряжения Uкб смещающего коллекторный переход в запирающем направлении.

Нулевое значение коллекторного тока Iк достигается при небольшом напряжении Uкб противоположной полярности, т. е. при смещении коллекторного перехода в проводящем направлении.

Если при снятии характеристики Iк = φ·(Uкб) в измерительной схеме поддерживается постоянным ток Iэ, то ток Iэ является в этом случае параметром. Для транзистора типа n-р-n напряжение Uкб и ток коллектора положительны, а для транзистора типа р-n-р — отрицательны[11].