Электроника_Книга (Электроника), страница 8

Они показывают параметры самого транзистора, а не какой-либо схемы, в которую он включен.Входной СХ называется зависимость входного тока в функции отвходного напряжения при постоянном выходном напряжении (рисунок 3.4)IВХ= f(UВХ) при UВЫХ= const.47Рисунок 3.4 – Семейство входных статических характеристик транзистора,снятых при различных значениях выходного напряженияХарактеристика, снятая при UВЫХ = 0 называется основной входной СХ. Она повторяет ВАХ диода в проводящем направлении.Сравним, как ведет себя семейство входных СХ в схемах с ОБи ОЭ при увеличении UВЫХ.В схеме с ОБ при увеличении UВЫХ (UК) увеличивается и общеенапряжение между эмиттером и коллектором, которое в схеме с ОБравно UЭБ + UК (рисунок 3.3, а).

Это способствует возрастанию общего числа основных носителей, поступающих из эмиттера (рисунок 3.2, б), и, следовательно, увеличению тока эмиттера, которыйв схеме с ОБ является входным. Поэтому при одном и том же напряжении входа UВХ 0 (рисунок 3.4), больший входной ток IВХ1 (для схемыс ОБ это IЭ) должен соответствовать входной СХ, снятой при UВЫХ == UВЫХ МАХ. Следовательно, для схемы с ОБ на рисунке 3.4 справедливы следующие соотношения:UВЫХ1 > UВЫХ2 > UВЫХ3 = 0.В схеме с ОЭ увеличение UВЫХ (UК) приводит к возрастанию числа основных носителей, поступающих из базы в коллектор, и, следовательно, к увеличению тока коллектора. Ток базы, который в схемес ОЭ является входным, при этом уменьшается, так как IБ = IЭ – IК.48Поэтому при одном и том же напряжении входа UВХ 0 (рисунок 3.4)больший входной ток IВХ1 (для схемы с ОЭ это IБ) должен соответствовать входной СХ, снятой при UВЫХ = 0.

Следовательно, для схемы сОЭ на рисунке 3.4 справедливы следующие соотношения:UВЫХ3 > UВЫХ2 > UВЫХ1 = 0.Для иллюстрации сказанного приведем входные СХ транзистораКТ603А, снятые в схемах с ОБ и ОЭ.абРисунок 3.5 – Входные СХ транзистора КТ603А в схемах с ОБ (а) и ОЭ (б)Выходной СХ называется зависимость выходного тока в функции от выходного напряжения при постоянном входном токе (рисунок 3.5).IВЫХ=f(UВЫХ) при IВХ=const.Рисунок 3.6 – Семейство выходных статических характеристиктранзистора, снятых при различных значениях входного тока49Характеристика, снятая при IВХ = 0, называется основной выходной СХ. Она повторяет ВАХ обычного диода в непроводящем направлении до наступления пробоя.В схемах с ОБ и ОЭ, чем больше входной ток, тем больше выходной.

Поэтому для них на рисунке 3.6 справедливы следующие соотношенияIВХ4 > IВХ3 > IВХ2 > IВХ1 > IВХ0 = 0.Выходные СХ состоят из трех участков. На первом (участок ОА нарисунке 3.6), пока выходное напряжение мало (UВЫХ < UВХ), переходjК открыт. Поэтому незначительное увеличение UВЫХ приводит к существенному увеличению IВЫХ, как это происходит в диодах в проводящем направлении.

При UВЫХ ≈ UВХ (участок АВ на рисунке 3.6) переход jК закрывается. Когда UВЫХ > UВХ (участок ВС на рисунке 3.6),переход jК закрыт, а выходные СХ аналогичны обратной ветви ВАХдиода в непроводящем направлении. В схеме с ОБ участок ВС болеегоризонтален, чем в схеме с ОЭ. Это указывает на большее выходноесопротивление транзистора при работе его в схеме с ОБ.3.6 Схема замещения транзистора активнымчетырехполюсником.

h-параметры и их определениеИз электротехники известно, что любой участок электрическойцепи, имеющий один вход и один выход, а также содержащий источники напряжения, можно заменить активным четырехполюсником –своеобразным «черным ящиком» с внешними выводами, описываемым набором характеристик, связывающих между собой напряженияи токи на зажимах четырехполюсника.Покажем на рисунке 3.7, как могут быть заменены четырехполюсником две наиболее распространенные схемы включения транзистора.В таких четырехполюсниках входные и выходные величины связаны между собой при помощи специальных коэффициентов, которые носят название h-параметров. Эти коэффициенты для каждоготипа БТ приводятся в справочной литературе.Запишем известные уравнения, которые устанавливают связьмежду приращениями напряжений и токов в активном четырехполюснике:50абРисунок 3.7 – Замена транзистора активным четырехполюсникомв схеме с ОБ (а) и в схеме с ОЭ (б)ΔUВХ = ΔIВХ h11 + ΔUВЫХ h12 ,(3.2)ΔIВЫХ = ΔIВХ h21 + ΔUВЫХ h22 .(3.3)Пользуясь этими уравнениями, определим физический смыслh-параметров и рассмотрим способы нахождения их численных значений по входным и выходным СХ.Для определения h11 примем, что UВЫХ= const, то есть ΔUВЫХ= 0.Тогда из (3.2) получим, чтоh11 =ΔU ВХ.ΔI ВХИз этого выражения видно, что физический смысл параметра h11 –входное сопротивление.

Он измеряется в омах:h11 = RВХ.Для расчета численного значения h11 необходимо знать рабочуюточку транзистора на одной входной СХ. Если эта точка неизвестна,то выбирается любая точка на линейном участке основной входнойхарактеристики, например, т. А на рисунке 3.8, а. Далее выбирается еще одна точка на линейном участке этой же характеристики, например, т. В на рисунке 3.8, а. По проекциям этих точек на оси напряжения и тока и определяются данные для расчета h11:h11 =U ВХ 2 '−U ВХ 1 ' ΔU ВХ '=.I ВХ 2 '− I ВХ 1 ' ΔI ВХ 'Для определения h12 примем, что IВХ=const, то есть ΔIВХ=0.

Тогда из (3.2) следует, что51h12 =ΔU ВХ.ΔU ВЫХПараметр h12 называется коэффициентом обратной связи по напряжению и не имеет размерности. Величина обратная h121 ΔU ВЫХ== kU ,h12ΔU BXесть коэффициент усиления по напряжению.абРисунок 3.8 – Нахождение h11 (а) и h12 (б) по входным статическимхарактеристикамДля расчета численного значения h12 необходимо иметь минимумдве входные СХ, например, снятые при UВЫХ 1′ = 0 и UВЫХ 2′ > 0 (рисунок 3.8, б). На основной входной характеристике отмечается та жет. А, что была выбрана при определении h11 (рисунки 3.8, а и б).

Через эту точку проводится прямая АС, параллельная оси напряжений(IВХ=const), которая должна пересечь соседнюю входную СХ, снятуюпри UВЫХ 2 > 0 (рисунок 3.8, б). По проекциям точек А и С на ось входного напряжения определяется ΔUВХ′′. Величина ΔUВЫХ′ определяется как модуль разности значений выходных напряжений, при которых сняты эти входные СХ:h12 =U ВХ 2 −U ВХ 1ΔU ВХ ''=.U ВЫХ 2 '−U ВЫХ 1 ' ΔU ВЫХ '52Для определения h21 примем, что UВЫХ = const, то есть ΔUВЫХ = 0.Тогда из (3.3) следует, чтоh21 =ΔI ВЫХ.ΔI ВХИз этого выражения видно, что физический смысл параметра h21 –коэффициент усиления по току.

Он не имеет размерностиh21 = kI .Для расчета численного значения h21 необходимо иметь минимумдве выходные СХ (рисунок 3.9, а). Одна из них, например нижняя,должна быть снята при входном токе, равном току, который соответствует положению т. А на рисунке 3.8, а (IВХ 1′′ = IВХ 1). Далее переносим на эту характеристику рабочую т.

А. Если рабочая точка неизвестна, то можно выбрать любую точку, лежащую на линейном участкеэтой характеристики. Через т. А проводим прямую AD, параллельнуюоси IВЫХ (UВЫХ = const), которая должна пересечь соседнюю выходнуюСХ (рисунок 3.9, а). По проекциям точек А и D на ось выходного токаопределяем ΔIВЫХ′′. Величина ΔIВХ′′ определяется как модуль разностизначений входных токов, при которых сняты выходные СХ:h21 =аI ВЫХ 2 '− I ВЫХ 1 ' ΔI ВЫХ '=.I ВХ 2 ''− I ВХ 1 ''ΔI ВХ ''бРисунок 3.9 – Нахождение h21 (а) и h22 (б) по выходным статическимхарактеристикам53Для определения h22 примем, что IВХ=const, то есть ΔIВХ=0.

Тогдаиз (3.3) получим, чтоh22 =ΔI ВЫХ.ΔU ВЫХИз этого выражения видно, что физический смысл параметра h22 –выходная проводимость. Он измеряется в сименсах (См):h22 = GВЫХ =1RВЫХ.Для расчета численного значения h22 необходимо иметь одну выходную СХ, снятую при входном токе IВХ 1′′ = IВХ 1′ с рисунка 3.8, а.Переносим на эту характеристику рабочую т. А. Если рабочая точканеизвестна, то в качестве рабочей можно принять любую точку, лежащую на линейном участке этой характеристики (рисунок 3.9, б).Выбираем еще одну точку на линейном участке этой же характеристики, например, т.

Е на рисунке 3.9, б. По проекциям этих точек наоси напряжения и тока и определяются данные для расчета h22:h22 =I ВЫХ 2 ''− I ВЫХ 1 '' ΔI ВЫХ ''=.U ВЫХ 2 ''−U ВЫХ 1 '' ΔU ВЫХ ''3.7 Предельные значения биполярных транзисторовТранзистор, как и любой другой электронный прибор, характеризуется рядом эксплуатационных параметров, предельные значения (см.

подраздел 1.7) которых указывают на возможности применения того или иного БТ.Таблица 3.2 – Основные предельно допустимые значения БТОбозначениезначенияРК МАХUКЭ МАХ(UК МАХ)Определение значенияМаксимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе –мощность, выделяемая в области коллекторного перехода, при которой температура БТ не превысит максимально допустимуюМаксимальное напряжение между коллектором и эмиттером – используется при расчетах режима работы транзистора, включенного по схеме с ОЭ54Рисунок3.103.10Окончание таблицы 3.2ОбозначениезначенияIК МАХUКБ МАХUЭБ МАХfMAXTjmахTjminОпределение значенияМаксимальный ток коллектора — ток коллектора при максимальном напряжении на коллекторе и максимально допустимой рассеиваемой мощностиМаксимальное обратное напряжение между коллектором ибазой – используется для расчета режима работы БТ привключении его по схеме с ОБМаксимальное обратное напряжение на переходе эмиттербаза – используется для расчета режима работы БТ, когдана входе подается обратное напряжениеПредельная частота усиления по току – частота, при которой коэффициент усиления по току уменьшается √2 разот h21Рисунок3.10–––Максимально допустимая температура транзистора–Минимально допустимая температура транзистора–Рисунок 3.10 – Предельные параметры транзисторовКроме вышеперечисленных основных предельно допустимых значений, в справочной литературе приводятся еще некоторые: максимально допустимый ток базы, обратный ток эмиттера, допустимыйимпульсный ток коллектора, напряжение насыщения коллектор–эмиттер, емкость коллекторного перехода и другие.55Предельные значения напряжений, токов и мощности определяют границы области гарантированной надежной работы транзисторов.