Параметры биполярного транзистора.

Эти параметры определяются на схемах на постоянном токе:

- коэффициент инжекции:

- коэффициент переноса тока через базу:

- коэффициент умножения тока коллектора:

- статический коэффициент передачи тока:

Для схемы с ОБ: ; Для схемы с ОЭ: ;

Параметры БТ на переменном токе:

- динамический коэффициент передачи тока с ОБ: ; ;

- ОЭ: ; ;

Эти параметры характеризуют качество самого транзистора.

Классическая модель Эберса – Молла.

БТ как четырехполюсник.Режим малого сигнала предусматривает: - динамический характер, - периодичность изменения U_эб.

f₁(i₁,i₂,U₁, U₂)=0

f₂(i₁,i₂,U₁, U₂)=0. В данной системе 2 переменные независимы и две выражаются через них. Требуется 4 коэффициента, играющие роль этих параметров. В п/п электронике анализ БТ проводится для установления этих параметров и возможных эквивалентных схем. Число схем равно числу параметров в режиме молого сигнал (z, y, h).

, при U2 = 0; , приU2 = 0;

приI1 = 0; , приI1 = 0

БТ в режиме малого сигнала:

1-ое уравнение - сумма двух составляющих, ему соответствует последовательная электрическая цепь, 2-ое уравнение –параллельная электрическая цепь.

4.4Статические характеристики биполярных транзисторов.

Характеристики определяются соотношением между токами в цепях транзистора и напряжениями на его электродах.

За независимые переменные удобно принять:

• входной ток;
• выходное напряжение (легче измерять и регулировать).

      Система характеристик включает 4 характеристики (характеристики здесь приведены для схемы с общей базой):

U_Э = f(I_Э), при U_К = const - входные (эмиттерные) характеристики;

I_K = f(U_K), при I_Э = const - выходные (коллекторные) характеристики;

I_K = f(I_Э), при U_K = const — характеристики передачи по току (управления);

U_Э = f(U_K), при I_Э = const — характеристики обратной связи по напряжению.

Аналогично - для других схем включения (ОЭ, ОК), например: U_Б = f(I_Б), при U_K = сonst и т.д.

На практике обычно используют входные и выходные характеристики.

Рис. 5. Входные характеристики (характеристики открытого p-n перехода)

Рис. 6. Выходные характеристики (характеристики закрытого перехода)

Рис. 7. Характеристики передачи (управления, усиления по току)

4.5Н-параметры и физические параметры транзисторов. Определение h-параметров транзистора по статическим ВАХ в схеме включения с ОЭ.

       Область низких частот определяется от 1 до 5 кГц. В качестве: H->h, Y->g, Z->r. ->ОБ -> . ОЭ-> . ОК-> . И тогда , , где - коэффициент передачи тока с ОК.

       Знак (+) или (–) определяется из физических соображений. Положительное направление – ток втекающий (+). В схеме с ОБ и ОК отношение приращения токов должны иметь (-), а (+). Учитывая недостаток БТ удобнее пользоваться физическими параметрами: r_э, r_к – диффузионное сопротивление, r_б – объемное сопротивление,r_y– сопротивление в эквивалентной схеме. Эти параметры связаны с низкочастотным сопротивлением в системе z- параметров для схемы с ОБ.

       r_э=r_11б-r_12бr_б=r_12б

           r_к=r_22б- r_12бr_у=r_21б-r_12б

    Статический коэффициент усиления по напряжению:

       Определение h-параметров транзистора по статическим ВАХ в схеме включения с ОЭ.

Методика:

- точка О.

- около точки О строится треугольники: ОВА и О^’B^’A^’.

- из каждого определяем:

-проводится вертикальные линии до пересечения с соседней характеристикой для соседних Д^’и Д. Из каждого ОД^’ и ОД находят

-затем находят среднее арифметическое параметров.

- другие параметра находят по семейству входных характеристик.

- переносим точку О.

- строим два треугольника.

-из треугольников находим:

-затем находят среднее значение.

       Аналогично находят rи gпараметры.

4.6Работа транзистора на нагрузку.

При работе транзисторов в качестве усилительных элементов в их выходную цепь включают нагрузку, а во входную — источник сигнала. Наилучшими усили­тельными свойствами обладают транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером (рис. 1.27, а) и общим истоком (рис. 1.27, б). Режим работы транзистора с нагрузкой называют динамическим.В таком режиме напряжения и токи на электродах транзистора непрерывно изменяются.

Рисунок 1.26

Рисунок 1.27

В соответствии со вторым законом Кирхгофа для выходной цепи как БТ, так и ПТ справедливо уравнение:

U_ВЫХ = U_П – I_ВЫХR_Н.

Уравнение получило название уравнения динамического режима для выходной цепи. На семействах выходных характерис­тик эти уравнения имеют вид прямых линий, проходящих через точки с координатами 0, U_П и U_П/R_H, 0. Эти линии часто называют динамической характеристикой, или нагрузочной прямой.Проме­жуточные положения точек на линии нагрузки характеризуют возможные напряжения и токи в соответствующих цепях транзис­тора при подаче сигнала (с учетом сопротивления нагрузки).

В случае БТ любому напряжению на входе соответствует определенный ток базы, которому, в свою очередь, соответствует определенный выходной ток коллектора и выходное напряжение «коллектор-эмиттер». Например, если до подачи напряжения сигнала U_Ск входу транзистора прикладывается постоянное напряжение U_БЭ0, то во входной цепи будет протекать постоянный ток базы I_Б. В этом случае через транзистор будет протекать выходной ток I_К0, а на выходе транзистора будет напряжение U_K0.

Этим токам и напряжению соответствует точка А на рис. 1.28, а, называемая рабочей.

В каскаде с ПТ (рис. 1.29, а) заданное положение рабочей точки А задается постоянным напряжением U_{3И 0}. Так как к p-n переходу транзистора в рассматриваемом режиме приклады­вается запирающее напряжение, то входной ток чрезвычайно мал и не оказывает существенного влияния на режим работы схемы. Важным достоинством каскада на ПТ является высокое входное сопротивление.

Рисунок 1.28

В схеме с БТ сопротивления нагрузки R_н и в цепи базы R_бсущественно влияют на вид входной характеристики, называемой в этом случае динамической входной характери­стикой.

Динамическая характеристика как зависимость выходного тока i_к от входного тока i_б строится по точкам пересечения на­грузочной линии с выходными характеристиками транзистора (рис. 1.28, б).

Используя входные характеристики транзистора I_Б=f(U_БЭ), нетрудно перестроить динамическую характеристику в координа­тах i_к, u_бэ.Динамическая характеристика как зависимость тока коллектора i_кот входного напряжения u_бэпоказана на рис. 1.28, в.

Обращает на себя внимание худшая линейность характеристики i_к = f(u_бэ)по сравнению с характеристикой i_к = f(i_б), чтотипично для БТ.

В каскадах с ПТ имеет смысл только динамическая характе­ристика как зависимость выходного тока i_с от входного напря­жения u_3И при сопротивлении нагрузки R_н. Она строится по точкам пересечения нагрузочной линии с выходными характерис­тиками транзистора и изображена на рис. 1.29, б.

Динамическая характеристика ПТ обладает существенно луч­шей линейностью по сравнению с характеристикой БТ, что очевидно из рассмотрения рис 1.28, б и рис. 1.29, б.

Рисунок 1.29

4.7Квазистатический режим работы транзистора. Определение усилительных параметров транзистора через r и h-параметры четырёхполюсника.

Квазистатический режим работы транзистора– режим, при котором ток и напряжение изменяется, однако частота изменения малая.