Статические характеристики транзистора с общим коллектором

В схеме с ОК входным током является , а выходным – ток эмиттера . Входное напряжение создается между базой и общей точкой. На эмиттерном переходе действует два напряжения – от источника сигнала  и на резисторе нагрузки , причем приращения этих напряжений находится в противофазе, так что фактически напряжение на переходе равно их разности и очень мало. Этим объясняется соотношение , но разность между ними невелика.

Таким образом, в схеме ОК практически не усиливается напряжение, а усиливается только ток; во столько же раз усиливается мощность сигнала.

Из–за отсутствия усиления напряжения, снимаемого с эмиттерной нагрузки, простейший усилитель, построенный по схеме ОК, называют эмиттерным повторителем. Входное сопротивление схемы ОК очень велико, так как ток базы протекает под действием небольшой разности напряжений  и имеет малую величину:  (десятки килоом).

Выходное сопротивление схемы ОК, наоборот, очень мало: значительно меньше, чем в схемах ОБ и ОЭ.

При снятии статических характеристик источник усиливаемых колебаний и резистор нагрузки не включают. В этом случае схема ОК становится точно такой же, как схема ОЭ. Поэтому статические входные и выходные характеристики в этих двух схемах одинаковы.

Параметры транзисторов

Для оценки свойств транзисторов наряду с их характеристиками используют параметры. Различают две группы параметров: первичные и вторичные.

К первичным относят собственные параметры транзистора, характеризующие его физические свойства (рисунок 30):

 дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода в прямом направлении (единицы и десятки Ом)                                                            

 объемное сопротивление базы (сотни Ом)                                      

 дифференциальное сопротивлениеколлеторного перехода в обратном направлении (сотни кОм) 

 емкость эмиттерного перехода (сотни пикофарад)

 емкость коллекторного перехода (десятки пикофарад).

Сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов зависят от режима транзистора и могут быть определены как дифференциальные сопротивления для данной рабочей точки по статическим характеристикам транзистора в схеме ОБ; сопротивление эмиттерного перехода – по входной характеристике как отношение малого приращения напряжения эмиттера к вызванному им приращению тока эмиттера при постоянном напряжении коллектора: , сопротивление коллекторного перехода – по выходной характеристике, как отношение приращения напряжения коллектора к вызванному им малому приращению тока коллектора при постоянном токе эмиттера: .

Рисунок 30

К параметрам транзистора относят также дифференциальные коэффициенты усиления тока в трех схемах включения. Учитывая их зависимость от режима, коэффициенты усиления тока определяют как отношение приращения выходного тока к вызвавшему его малому приращению входного тока при данном неизменном выходном напряжении.

Для схемы ОБ коэффициент усиления тока α:

.

Для схемы ОЭ коэффициент усиления тока b:

.

Для схемы ОК коэффициент усиления тока g:

.

Коэффициенты усиления тока, называют также коэффициентом передачи тока, в разных схемах включения транзистора связаны соотношениями:

Коэффициенты усиления тока a и b могут быть определены по выходным характеристикам транзистора включения ОБ и ОЭ (рисунок 31).

Сущность вторичных параметров можно объяснить представив транзистор в виде активного четырехполюсника. Входные величины обозначают индексом (1), а выходные – индексом (2):  и  – входной ток и напряжение,  и  – выходные ток и напряжение.

Рисунок 31

Все рассуждения справедливы при условии, что сигналы, т.е. приращения ; ; ;  малы.                                                      

Эти четыре величины взаимно связаны и влияют друг на друга. Для расчета выбирают две из них в качестве независимых переменных, а две другие величины будут зависимыми переменными. Для них составляется система из двух уравнений, связывающих их с независимыми величинами через коэффициенты. В выборе пары независимых переменных есть несколько вариантов. Существуют, разные системы параметров: система Z – параметров (размерность сопротивление); Y – параметров (размерность проводимость); h – параметры и др.

Наибольшее распространение при расчете транзисторных низкочастотных схем получили h – параметры. Их преимущество перед собственными параметрами состоит в том, что их удобно определять с помощью измерений в схеме включения транзистора причем для этого легко создать требуемые режимы по переменному току: короткое замыкание на выходе – соответствующее условию , и холостой ход на входе соответственно – .

Для определения h – параметров составляется система уравнений, в которой независимыми переменными являются и .

;

;

В этой системе имеется четыре параметра с разной размерностью: ; ; ; .

Индекс параметра: 11 – относится к входной цепи; 22 – к выходной; 21 – отражает зависимость выходной величины от входной; 12 – зависимость входной величины от выходной.

Значение параметров следующее:  – входное сопротивление транзистора при неизменном выходном напряжении  – выходная проводимость транзистора при неизменном входном токе – коэффициент усиления тока при неизменном выходном напряжении  – коэффициент обратной связи по напряжению .

Поскольку в систему h – параметров входят сопротивление, проводимость и безмерные величины, их иногда называют смешанными или гибридными, параметрами. Эти параметры зависят от схемы включения транзистора и в разных схемах имеют разные обозначения: для схемы ОБ , , , ; для схемы ОЭ , , , ; для схемы ОК , , , .

h – параметры можно определить по статическим характеристикам, для схемы ОЭ  и  – по одной входной и выходной соответственно.

Характер кривой входной характеристики изображен на рисунке 32,а, выходной – на рисунке 32,б. На рисунке 32,в две выходные, на рисунке 32,г две выходных характеристики.

Рисунок 32

Учитывая, что характеристики транзистора нелинейны и параметры зависят от режима работы, их определяют по малым приращениям токов и напряжений:

а) ;

б)  h22э;

в) ; 

г) .

Значения h – параметров для разных схем включения можно найти из других схем. Например: ; .

Кроме того, h – параметры можно выразить через первичные параметры транзистора:

В справочниках приводится коэффициент усиления тока в схеме ОЭ: .

Как видно из приведенных соотношений,a и b соответственно равны  и .

Кроме рассмотренных параметров свойства транзисторов характеризуются обратным током коллектора, обратным током эмиттера, граничной частотой усиления тока и емкостью коллекторного перехода.

Предельные режимы: ; максимально допустимые постоянные напряжения  максимально допустимая мощность  которая выделяется на коллекторном переходе.