Параметры транзисторов.

Система h- параметров.

Свойства транзисторов оцениваются по их параметрам. При определении этих параметров транзистор рассматривается как активный четырехполюсник, т.е. такой четырехполюсник, у которого мощность электрических колебаний на его выходе превышает мощность колебаний на входе и имеется внутренний источник электрической энергии (см.рис).

Положительные направления переменных напряжений и токов на входе U₁, I₁ и на выходе U₂, I₂ , показанные стрелками, приняты условно. В активном четырехполюснике зависимости между переменными составляющими напряжений и токов в цепях выражают тремя системами параметров: Z, Y и h. Наибольшее практическое применение получила система h- параметров, которую называют смешанной из- за наличия в ней размерных и безразмерных величин. Параметры этой системы в отличие от систем Z и Y нетрудно измерить для реального режима работы транзистора.

В системе h- параметров в качестве независимых переменных приняты ток I₁ и напряжение U₂. Тогда, для U₁ и I₂ получим следующие зависимости: U₁=f(I₁ ,U₂ ) и I₂= f(I₁ ,U₂ ), (7)

Зависимости (7) для сигналов малых амплитуд позволяют записать связь между напряжением и токами на входе и выходе следующими выражениями: DU₁=h₁₁DI₁+h₁₂DU₂ (8)

DI₂=h₂₁DI₁+h₂₂DU₂. (9)

Схема для определения h- параметров транзистора: h₁₁ (a), h₁₂ (б), h₂₁ (в), h₂₂ (г).

Для определения h- параметров создают режим холостого хода на входе (DI₁=0) и режим короткого замыкания на выходе (DU₂=0). Условия DI₁=0 и DU₂=0 означают, что при определении соответствующего h- параметра входной ток I₁ или выходное напряжение U₂ неизменны, т.е. I₁=const или U₂=const.

Параметр h₁₁- представляет собой входное сопротивление транзистора и измеряется при короткозамкнутом выходе (рис.а) по переменному напряжению. Так как в этом режиме DU₂=0, то из (8) следует: , (10)

Параметр h₁₂- является коэффициентом обратной связи по напряжению и показывает, какая часть напряжения с выхода транзистора поступает на вход, т.е. характеризует глубину обратной связи. Определяется при разомкнутой входной цепи (рис. б), т.е. при DI₁=0, тогда из (8) получим:

, (11)

Параметр h₂₁- это коэффициент усиления по току, представляющий собой отношение тока на выходе к входному току. Определяется при короткозамкнутом выходе (рис. в). Из (9) при DU₂=0, следует: , (12)

Для схемы с ОБ h₂₁ соответствует a. Для схемы с ОЭ h₂₁ соответствует b. Коэффициент усиления по току b для схемы с ОЭ может быть выражен через a:

Параметр h₂₂- является выходной проводимостью и определяется как отношение выходного тока к выходному напряжению при разомкнутых входных зажимах (рис. г) по переменному току. При DI₁=0 из (9) получаем: . (12)

 

 

Определение h- параметров по статическим характеристикам.

В справочниках h- параметры обычно приводятся для схемы с ОБ. Для других схем включения транзисторов их надо либо пересчитывать по формулам, либо определять по статическим характеристикам. Следует отметить, что для схемы с ОБ h- параметры определяют так же по статическим характеристикам. Определение h- параметров выполняют по семейству входных и выходных статических характеристик в соответствии с формулами и определениями, изложенными выше. При этом принимается, что независимые переменные I₁ и U₂ неизменны, т.е. const. Следует иметь в виду, что в схеме с ОБ I₁=I_Э=const, а в схеме с ОЭ I₁=Iк=const. Что касается выходного напряжения, то для обеих схем U₂=Uк=const с той лишь разницей, что в схеме с ОБ Uк=const для характеристик I_Э=f(U_Э), а в схеме с ОЭ Uк=const для характеристик Iб=f(Uб).

Рассмотрим пример:

Определить h- параметры по семействам выходных и входных характеристик транзистора, включенного по схеме с ОЭ. Рабочая точка А с I₁=Iб=200 мА и U₂=Uб=-20 В.

 

Показания на выходной и входной характеристиках.

Переменные величины, по которым необходимо определять h- параметры, будут: DI₁=DIб; DI₂=DIк; DU₁=DUб; DU₂=DUк.

Параметры h₂₁ и h₂₂ находят из семейства выходных характеристик. Для определения параметра h₂₁ (коэффициент усиления по току) берут приращение DIк и DIб между точками А и В при постоянном напряжении DUк=-20 В:h₂₁= .

Параметр h₂₂ (выходная проводимость) определяют по приращениям тока и напряжения коллектора при I₁=I_б3=const. Для этого на характеристике с I_б3=200 мА берут точки С и В, и строят характеристический треугольник СВК, из которого находят DI₂=DIк' и DU₂=DUк'.

(мА/В)

Параметры h₁₁ (выходное сопротивление) и h₁₂ (коэффициент обратной связи по напряжению) определяют из треугольника АВЕ семейства входных характеристик. Треугольник АВЕ строят на характеристике с Uк=-20 В по базовым токам I_БА=200 мА и I_БВ=400 мА, что соответствует изменению тока базы между точками А и В (рис.а). Между точками А и В (рис. б) находят DIб и DUб при U_К3=const. Приращение DUк определяют по смежным характеристикам, на которые опирается треугольник АВЕ. Таким образом получаем: