Физические параметры транзистора
К числу основных физических параметров транзистора, определяющих его динамические свойства при рассмотрении переменных составлявших токов и напряжений в электрических цепях, относятся следующие: Коэффициент передачи тока эмиттера /дифференциальный/ для схемы ОБ (рис. 2-а): ; Uk=const Для биполярных транзисторов α = 0,9÷0,995 2. Коэффициент передачи тока базы (дифференциальный) для схемы с общим эмиттером (рис 2-б) ; Uк=const 3. Сопротивление эмиттерного перехода (дифференциальное) ; Uк=const Характеризуется нелинейной зависимостью от тока эмиттера и практически не зависит от коллекторного напряжения. При изменении температуры линейно меняется приблизительно на 0,33% / oС. 4. Сопротивление коллекторного перехода (дифференциальное) ; Iэ=const Изменяется обратно пропорционально току эмиттера, имеет нелинейную, с точкой экстремума зависимость от коллекторного напряжения и температуры окружающей среды. 5. Объемное сопротивление базы (или сопротивление базы) rб при увеличении тока эмиттера уменьшается и возрастает при увеличении коллекторного напряжения. Изменение от температуры обусловлено концентрацией примесей в базовой области. Зависимость этих физических параметров от h- параметров приводится в табл 1.
Таблица 1.
1.2. Система h-параметров транзистора Система h-параметров устанавливает связь между напряжениями и токами на входе и выходе транзистора, представленного линейным четырёхполюсником (рис. 1). Электрическое состояние транзистора, как четырёхполюсника в режиме малого сигнала характеризуется величинами: I1, U1 - входными; I2 , U2 - выходными. Если I1 и U2 принять независимыми переменными, то связь между входными и выходными величинами можно представить системой уравнений U1=f1(I1,U2) I2=f2(I1,U2) (1) Если при малых изменениях независимых величин приращения зависимых величин разложить в ряд Тейлора и пренебречь членами второго и высших порядков, то из уравнений (1) получим уравнения в частных производных: (2) В уравнениях (2) заменим приращения амплитудными значениями токов и напряжений и обозначим частные производные характеристическими h - коэффициентами. (3) Эти введенные коэффициенты называют системой h – параметров транзистора, и они имеют в режиме малого сигнала физический смысл: - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе четырехполюсника. - коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе четырехполюсника; - коэффициент передачи /усиления/ тока при коротком замыкании на выходе четырехполюсника; - выходная проводимость при холостом ходе на входе четырехполюсника. Измерение h - параметров, как правило, производится на низкой частоте (50 ÷ 100 кГц). В паспортных данных транзисторов обычно приводят значения h-параметров, измеренных на частоте 1 кГц для одной из схем включения. Достоинство системы h - параметров заключается в сравнительной простоте их непосредственного измерения испытуемого транзистора, недостаток - зависимость от режима работы транзистора и от окружающей среды (рис. 3). На графиках (рис. 3-а, б) за единицу принято значение каждого характеристического параметра при Iэ = 1 мА и Uk= - 5 В, а на графиках (рис. 3 – в) при температуре Т = 25 оС / Iэ =1 мА, Uk = - 6 В/. Система h-параметров используется при расчетах низкочастотных усилителей, преимущественно первых каскадов, работающих при малых сигналах. В справочной литературе, как правило, полностью все h-параметры не указываются. Недостающие h-параметры могут быть легко измерены по приводимым в справочной литературе схемам измерения.
1.3. Связь физических параметров с системой h-параметров Между физическими и h-параметрами разных схем включения транзистора существует однозначная связь, определяемая соотношениями, приведенными в табл. 1. В этой таблице в качестве примера даны численные значения характеристических и физических параметров маломощных транзисторов при Iэ = 1,3 мА, а схема включения транзистора обозначена индексом в виде букв. Например: h11э - для схемы ОЭ; h21б - для схемы ОБ; h22k - для схемы ОК. Математические величины коэффициентов передачи тока (h21б и h21к ) для схем ОБ и ОК отрицательны из-за того, что направления токов в четырехполюснике и в схемах включения транзисторов (рис. 1/) не совпадают. Если необходимо сослаться на какую - либо формулу в таблице, то она нумеруется числом из двух или трех цифр, в котором первая цифра или две цифры - номер строки, последняя - номер столбца. Например, формула (25) будет записана формула (164) Системе h-параметров (табл. 1, столбец 2, строки с 1-ой по 12-ю) соответствуют выражения физических параметров (столбец 6, строки с 1-й по 12-ю). Физическим параметрам (столбец 2, cтроки с 13-й по 16-ю) соответствуют их численные значения (столбец 6, строки с 13-й по 16-ю) для рассматриваемого выше примера. На высокой частоте коэффициенты усиления α , β и h-параметры становятся комплексными величинами, что означает появление фазового сдвига между токами и напряжениями на входе и выходе эквивалентного четырехполюсника. В этом случае формулы связи (табл. 1) неприемлемы. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|