Материал: Физические основы электроники

Аналогично для Uкэ 2 В. А теперь можно построить характеристи-

ки обратной связи по напряжению: Uбэ f Uкэ Iб const . Для этого, задавая дискретные значения напряжений U кэ на оси абсцисс и восстанавливая из этих точек перпендикуляры, переносим точки пересечения

с соответствующими выходными характеристиками в четвертый квадрант, используя при этом в качестве переходной характеристику Iк f Iб

и характеристику входную Iб f Uбэ . При этом считаем, что при Uкэ 5 B все входные характеристики идут настолько близко друг к другу, что практически сливаются с характеристикой при Uкэ 5 В.

3.5. Эквивалентные схемы транзистора

Реальный транзистор при расчете электронных схем можно представить в виде эквивалентной схемы (рис. 3.15). Здесь оба электроннодырочных перехода, эмиттерный и коллекторный, представлены диодами VD1 и VD2 , а их взаимодействие учитывается генераторами токов, которые генерируют токи: αN I1 – в нормальном включении (αN – ко-

эффициент передачи транзистора в нормальном включении); α1I1 – в инверсном включении (α1 – коэффициент передачи по току в инверс-

ном включении). Собственные сопротивления различных областей транзистора учитываются сопротивлениями: r э – сопротивление эмит-

терной области, r б – сопротивление базы, r к – сопротивление коллек-

тора. Рассмотренная схема является эквивалентной схемой транзистора по постоянному току, т. к. не учитывает ряда факторов, оказывающих существенное влияние на переменную составляющую.

Рис. 3.15. Эквивалентная схема транзистора по постоянному току

101

Поскольку транзистор в большинстве случаев усиливает сигналы переменного тока, то в этом случае его эквивалентная схема будет несколько иной (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Эквивалентная схема транзистора по переменному току

ной связи по напряжению; rб – объемное сопротивление базы; Cк – емкость коллекторного перехода.

3.6. Транзистор как линейный четырехполюсник

Транзистор с его внутренними параметрами, определяемыми эквивалентной схемой, можно представить в виде линейного четырехполюсника (рис. 3.17) – «черного ящика» с произвольной, но неизменной структурой, которая определяет соответствующие зависимости между входными и выходными параметрами (U1 , I1 , U2 , I2 ).

В зависимости от того, какие из этих величин взять за независимые переменные, а какие – за зависимые, линейный четырехполюсник мож-

102

но описать шестью различными системами уравнений, однако наибольшее распространение получила система, где за независимые переменные принимаются входной ток I1 и выходное напряжение U2 , а за

зависимые – выходной ток I2 и входное напряжение U1 . Тогда система

уравнений, связывающая между собой зависимые и независимые переменные, выглядит так:

Рис. 3.17. Схема четырехполюсника

Физический смысл коэффициентов h11, h12 , h21 , h22 , называемых h-параметрами, установим следующим образом:

1.Если в первом уравнении положить U2 0 (короткое замыкание на

сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе.

2.Если в этом же уравнении положить I1 0 (холостой ход на входе),

транзистора при холостом ходе во входной цепи.

С учетом h-параметров эквивалентная схема транзистора выглядит так, как представлено на рис. 3.18.

103

Рис. 3.18. Схема замещения транзистора

Здесь во входной цепи транзистора включен генератор напряжения h12U 2 , который учитывает взаимовлияние между коллекторным и эмит-

терным переходом в результате модуляции ширины базы, а генератор тока h21I1 в выходной цепи учитывает усилительные свойства транзистора, ко-

гда под действием входного тока I1 в выходной цепи возникает пропорциональный ему ток h21I1 . Параметры h11 и h22 – это соответственно

входное сопротивление и выходная проводимость транзистора. Для различных схем включения транзистора h-параметры будут различны.

Так, для схемы с общей базой входными и выходными величинами являются (рис. 3.19): U1 Uэб ; I1 Iэ ; U 2 Uкэ ; I2 Iк.

Рис. 3.19. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общей базой

Так как транзистор чаще усиливает сигнал переменного тока, то и h-параметры по переменному току должны определяться не как статические, а как динамические (дифференциальные). Для схемы с общей базой они определяются по выражениям:

104

Индекс «б» говорит о принадлежности этих параметров к схеме с общей базой.

Для схемы с общим эмиттером входными и выходными величинами являются (рис. 3.20): U1 Uбэ ; I1 Iб; U 2 Uкэ ; I2 Iк.

Рис. 3.20. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общим эмиттером

Для схемы с общим эмиттером h-параметры определяются из соотношений

(составляет от сотен Ом до единиц кОм);

(обычно равен 10 3 10 4 , т. е. напряжение, передаваемое с выхода на вход за счет обратной связи, составляет тысячные или десятитысячные доли выходного напряжения);

(составляет десятки – сотни единиц);

105