Схема замещения транзистора в физических параметрах

 

Схема замещения транзистора позволяет рассматривать его как линейное устройство и использовать аппарат теории линейных электрических цепей для проведения расчетов. Эта схема справедлива для малых изменений входного сигнала (так называемый режим малого сигнала). Малосигнальные схемы замещения транзистора приведены на рис. 20, а и б (эти схемы замещения известны под названием Т-образных схем).

Рис. 20. Малосигнальные схемы замещения транзистора, включенного по схемам ОБ (а) и ОЭ (б)

 

Эмиттерный переход представлен дифференциальным сопротивлением , которое при изменении эмиттерного тока в пределах единиц и десятков мА составляет единицы и десятки Ом:

.

В коллекторную цепь введено дифференциальное сопротивление , отражающее влияние модуляции толщины базы на коэффициенты передачи тока (  и ); обычно  составляет единицы МОм.

.

Чем меньше сопротивление , тем больше наклон выходных характеристик относительно оси напряжения, больше влияние на коэффициенты передачи тока. Чем больше , тем выходные характеристики становятся более параллельными оси напряжения.

Базовая цепь представлена в схеме замещения объемным сопротивлением базы , составляющим сотни Ом. Это сопротивление учитывает падение напряжения в объеме полупроводника в базовой области.

Модуляция толщины базы при изменении коллекторного напряжения, имеющая место в транзисторе, приводит к изменению не только коэффициентов передачи тока, но также и напряжения на эмиттерном переходе. Другими словами, в транзисторе имеет место внутренняя обратная связь по напряжению, которая в схеме замещения учитывается генератором напряжения , включенным в эмиттерную цепь (  – безразмерный коэффициент). В некоторых случаях внутренняя обратная связь учитывается путем включения фиктивного диффузионного сопротивления в базовую цепь последовательно с объемным сопротивлением базы .

 – эквивалентный источник тока, учитывает передачу тока из эмиттерной цепи в коллекторную с коэффициентом  ( учитывает передачу тока из цепи базы в цепь коллектора с коэффициентом ).

 – барьерная емкость коллекторного перехода, учитывает частотные свойства транзистора. На практике частотные свойства транзистора характеризуют граничной частотой усиления (это частота, на которой модуль коэффициента усиления транзистора снижается в  раз).

 

 

H-параметры транзистора

Недостатком Т-образной схемы является невозможность непосредственного измерения ее параметров, так как в реальном транзисторе внутренняя общая точка, соединяющая ветви Т-образной схемы, недоступна для присоединения измерительных приборов. Этот недостаток устраняется, если представить транзистор в виде линейного четырехполюсника с парой входных и парой выходных зажимов (рис. 21). Биполярный транзистор можно рассматривать как активный четырехполюсник только при усилении переменных сигналов малой амплитуды. Если к транзистору подведено питание постоянного тока и этим задана рабочая точка П на его ВАХ, то при наложении на протекающие токи малых переменных сигналов транзистор в отношении этих сигналов можно рассматривать как линейный элемент электрической цепи. Эквивалентная схема, приведенная на рис. 21, позволяет нелинейные ВАХ заменить аналитическими линейными выражениями, что дает возможность привлечь компьютерную технику к расчетам электронных схем. Такой четырехполюсник удобно описывать системой h-параметров:

;

.

Чтобы определить h-параметры и выяснить их физический смысл, необходимо осуществить режим холостого хода на входе четырехполюсника  и режим короткого замыкания на выходе , что как раз легко выполнить для транзисторов:

	– входное сопротивление транзистора
	– коэффициент усиления по току
	– коэффициент обратной связи по напряжению
	– выходная проводимость транзистора

Существует связь между h-параметрами и физическими параметрами транзистора. Для этого необходимо выполнить режим короткого замыкания и холостого хода в Т-образной схеме. Тогда для схемы с ОБ получим:

.

Для схемы с ОЭ:

.

Так как ток базы в  раз меньше тока эмиттера (см. выражение (4)), то:

.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: