 |
Схемы замещения и параметры БТ
|
|
|
|
Для аналитического расчета цепей с БТ широко используются схемы замещения. Различают физические и формализованные модели БТ. В физические схемы замещения входят параметры, связанные с физическими процессами в транзисторе. Формализованные схемы представляют БТ в виде активного линейного четырехполюсника, работа которого описывается системой двух уравнений, представленного одной из систем параметров: z, у, h и др.
При расчете работы в активном режиме транзисторных каскадов на постоянном токе, когда выбирается положение рабочей точки, характеризующей токи и напряжения транзистора, используют эквивалентные схемы БТ (p-n-p) для постоянного тока при включении с ОБ и ОЭ, рис. 6-а и 6-6, соответственно. В них учтены основные факторы, влияющие на постоянные токи и падения напряжения. В качестве напряжения 
, которое запирает эмиттерный переход и является контактной разностью потенциалов, обычно используют пороговое напряжение. Его находят как точку пересечения прямой, аппроксимирующей входную ВАХ с осью напряжений.
а) б)
Рис.6.
Статическое сопротивление эмиттерного перехода 
, включенного в прямом направлении зависит от величины тока 
и изменяется в пределах от долей до десятков Ом: 
- объемное сопротивление области базы (100-500 Ом).
При анализе усилительных свойств БТ, работоспособность которого определяется выбором режима по постоянному току (рабочей точки), используют эквивалентные схемы для переменного тока, рис.7-а и 7 -6 для схем с ОБ и ОЭ, соответственно.
Здесь 
- дифференциальное сопротивление прямосмещенного эмиттерного перехода; обычно 
. В качестве коэффициентов передачи тока 
и 
здесь используют дифференциальные коэффициенты
|
|
|
при 
=const;
при 
=const.
В активном режиме при не очень больших уровнях инжекции величина а мало изменяется с изменением 
, и без большой ошибки можно считать 
. Зависимость 
выражена сильнее, чем 
. Если же этой зависимостью можно пренебречь, полагая 
, то 
. Пpи расчетах генератором напряжения 
обычно пренебрегают из-за его малости. Барьерная емкость коллекторного перехода Ск определяется теми же выражениями, что и для одиночного р-n-перехода. В схеме с ОЭ емкость коллектора увеличивается и равна
.
Емкость Сэ равна сумме барьерной и диффузионной емкостей эмиттерного перехода. Поскольку 
(
) шунтирует большое сопротивление 
(
), то она сильно на работу БТ. Емкость Сэ шунтирует малое сопротивление и ее влияние незначительно, поэтому ее обычно не учитывают на эквивалентных схемах.
Формализованные эквивалентные схемы БТ, работающего в активном режиме, наиболее часто строят на базе системы h-параметров, т.к. их легко измерить и определить по ВАХ транзистора. При любой схеме включения БТ описывается системой уравнений, устанавливающих связь напряжений и токов с h-параметрами
Схема замещения транзистора показана на рис.8. Система h-параметров является совмещенной, т.к. параметры имеют различный физический смысл:
при 
- входное сопротивление БТ в режиме короткого замыкания (К.З.) на выходе;
при 
- коэффициент обратной связи по напряжению в режиме холостого хода (Х.Х.) на входе;
при - коэффициент передачи тока в режиме К.З. на выходе;
при - выходная проводимость в режиме Х.Х. на входе.
Значения h-параметров сильно зависит от схемы включения БТ, поэтому их обозначения дополняют буквенным индексом (hэ, hб, hк). Как и в физических эквивалентных схемах различают статические и дифференциальные h-параметры. Первые определяются соотношениями постоянных токов и напряжений, а вторые - соотношениями их приращений.
Если известны значения h-параметров для одной из схем включения БТ, то легко получить физические параметры и h-параметры для других схем включения, пользуясь соотношениями:
|
|
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
Основные параметры БТ
1. Обратный ток коллекторного перехода 
(при заданном и 
). Чем меньше , тем лучше транзистор, т.к. увеличение , в частности при повышении температуры, может нарушить работоспособность БТ. При комнатной температуре составляет единицы нА - десятки мА.
2. Емкость коллекторного перехода : чем она меньше, тем лучше работает БТ в области верхних частот.
3. Дифференциальные коэффициенты передачи эмиттерного и базового тока 
и 
, которые в первой приближении считают равным интегральным.
4. Выходная проводимость 
или дифференциальное сопротивление коллекторного перехода ().
5. Максимально допустимый постоянный ток коллектора 
.
6. Напряжение насыщения коллектор-эмнттер 
, равное от десятых долей до вольта.
7. Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор эмиттер 
8. Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора 
9. Тепловое сопротивление между коллектором и корпусом 
, где 
- перепад температур между коллектором и корпусом.
10. Предельная частота коэффициента передачи тока эмиттера 
- это частота, на которой коэффициент 
уменьшается в 
раз в сравнении с низкочастотным значением. Предельная частота коэффициента передачи тока базы 
11. Граничная частота коэффициента передачи тока базы 
в схеме с ОЭ, на которой 
12. Максимальная частота генерации 
-наибольшая частота, при которой БТ может работать в схеме автогенератора. Можно считать, что на этой частоте коэффициент усиления БТ по мощности равен единице.
|
|
|
