Материал: Физические основы электроники

(равна десятым – сотым долям мСм, а выходное сопротивление 1 по-

h22

лучается от единиц до десятков кОм).

Используя семейства входных и выходных характеристик транзистора, h-параметры можно определить и графическим путем. Так, для схемы с общим эмиттером семейства входных и выходных характеристик представлены на рис. 3.21.

Входные характеристики транзистора в справочниках обычно

настолько близко расположены друг от друга, что практически сливаются в одну характеристику. Поэтому, откладывая на оси абсцисс выходных характеристик (рис. 3.21, б) Uкэ 5 В, восстанавливаем из этой

точки перпендикуляр до пересечения с какой-либо из средних характеристик, например Iб2 (точка A). Точке A соответствует коллекторный

ток IкA . Тогда, давая приращение току Iк при неизменном Rк на величину Iк , например до пересечения со следующей характеристикой ( Iб3 ), получим точку B .

Рис. 3.21. Определение h-параметров

по статическим характеристикам транзистора

Приращение базового тока при этом соответствует разности

106

Далее на оси ординат входной характеристики отложим величину тока базы Iб2 IбA . Используявходную характеристику при Uкэ 5 В, найдем

Для нахождения параметра h12 необходимы две входные характеристики, снятые для Uкэ 0 .

Предположим, что, кроме приведенных входных характеристик была бы еще одна, снятая, например, для Uкэ 3 В (показана на

рис. 3.21, а пунктиром). Тогда, находя на этой характеристике точку E , соответствующую базовому току IбA , можно было бы определить

Uбэ U бэA U бэE и Uкэ UкэA UкэE 5 3 2 В,

где UкэA и U кэE – значения напряжений на коллекторе, при которых

сняты входные характеристики с точкой A и точкой E. Подставляя найденные значения в выражение (3.32), можно было бы получить

107

Использование для нахождения этого параметра входной характеристики (при Uкэ 0 В) дает большую погрешность, т. к. при малых

значениях U кэ входные характеристики располагаются далеко друг от друга, а затем их частота возрастает, и уже при Uкэ 5 В они практиче-

ски сливаются друг с другом. Поскольку в справочниках обычно приводится входная характеристика только для одного значения Uкэ 0 , точ-

но определить параметр h12 в нашем случае невозможно.

3.7. Режимы работы транзистора

Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 3.22). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб . Ток коллектора Iк изменяется про-

порционально току базы:

Iк

Rк Uвых

Iб Eк

E1

Iэ

Рис. 3.22. Схема усилительного каскада

Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис. 3.23). На оси абсцисс отложим отрезок, равный Eк – напряжению источника питания коллекторной цепи,

а на оси ординат отложим отрезок, соответствующий максимально возможному току в цепи этого источника:

108

Между этими точками проведем прямую линию, которая называется линией нагрузки и описывается уравнением

где U кэ – напряжение между коллектором и эмиттером транзистора; Rк – сопротивление нагрузки в коллекторной цепи.

Из (3.42) следует, что

И, следовательно, наклон линии нагрузки определяется сопротивлением Rк . Из рис. 3.23 следует, что в зависимости от тока базы Iб проте-

кающего во входной цепи транзистора, рабочая точка транзистора, определяющая его коллекторный ток и напряжение Uкэ, будет пере-

мещаться вдоль линии нагрузки от самого нижнего положения (точки 1, определяемой пересечением линии нагрузки с выходной характеристикой при Iб 0 ) до точки 2, определяемой пересечением линии нагрузки

с начальным круто возрастающим участком выходных характеристик.

Рис. 3.23. Режимы работы биполярного транзистора

Зона, расположенная между осью абсцисс и начальной выходной характеристикой, соответствующей Iб 0 , называется зоной отсечки

и характеризуется тем, что оба перехода транзистора – эмиттерный и коллекторный – смещены в обратном направлении. Коллекторный ток при этом представляет собой обратный ток коллекторного перехода –

109

Iк0 , который очень мал и поэтому почти все напряжение источника питания Eк падает между эмиттером и коллектором закрытого транзистора:

Uкэ1 Eк.

Ападение напряжения на нагрузке U Rк очень мало и равно

Говорят, что в этом случае транзистор работает в режиме отсечки. Поскольку в этом режиме ток, протекающий по нагрузке, исчезающе мал, а почти все напряжение источника питания приложено к закрытому транзистору, то в этом режиме транзистор можно представить в виде разомкнутого ключа.

Если теперь увеличивать базовый ток Iб , то рабочая точка будет пе-

ремещаться вдоль линии нагрузки, пока не достигнет точки 2. Базовый ток, соответствующий характеристике, проходящей через точку 2, называется током базы насыщения Iб нас. Здесь транзистор входит в режим

насыщения и дальнейшее увеличение базового тока не приведет к увеличению коллекторного тока Iк . Зона между осью ординат и круто изме-

няющимся участком выходных характеристик называется зоной насыщения. В этом случае оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигает максимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания:

а напряжение между коллектором и эмиттером открытого транзистора Uкэ0 оказывается очень маленьким. Поэтому в режиме насыщения тран-

зистор можно представить в виде замкнутого ключа.

Промежуточное положение рабочей точки между зоной отсечки и зоной насыщения определяет работу транзистора в режиме усиления, а область, где она находится, называется активной областью. При работе в этой области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

3.8.Предельные режимы работы транзистора

Впаспортных данных каждого транзистора указывается его предельно допустимая мощность рассеивания, превышение которой недопустимо, т. к. ведет к тепловому разрушению полупроводниковой структуры. Возьмем это значение мощности Pк доп и, учитывая, что

оно равно

110