Представление транзистора как линейного активного элемента – «черного ящика»
Биполярный транзистор является нелинейным элементом, характеризующимся нелинейными зависимостями U = f(I) входных и выходных ВАХ. Но при работе транзистора в режиме малого сигнала, т.е. при относительно небольших амплитудах переменных составляющих входных и выходных величин, он может быть представлен в виде активного линейного четырехполюсника, предполагающего линейные зависимости между токами и напряжениями. В четырехполюснике условно изображен транзистор с общим эмиттером.
В зависимости от того, какие токи и напряжения принимаются за независимые переменные, возможны различные системы функциональной связи и соответствующие им семейства статических характеристик. В общем случае связь между токами и напряжениями транзистора можно выразить четырьмя системами. Для анализа и расчета цепей с биполярными транзисторами используют h-параметры(гибридные параметры) транзистора, в которых входным и выходным сигналами являются приращения входных и выходных напряжений и токов.
Связь h-параметров с физическими параметрами транзистора.
h11= 
при Uвых=const – это входное сопротивление биполярного транзистора [ Ом ];
h12= 
при Iвх=const – это безразмерный коэффициент обратной связи по напряжению;
h21= 
при Uвых=const – это безразмерный коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току);
h22= 
при Iвх=const – это выходная проводимость транзистора [1/Ом].
|
|
|
Например, h11э : в числителе - приращения входного напряжения, в знаменателе – приращение входного тока – входное сопротивление четырехполюсника.
h11Э= 
при Uкэ=const
h12Э= 
при Iб=const
h21Э= 
при Uкэ=const
h22Э= 
при Iб=const
Для определения h-параметров используют выходные и входную характеристики биполярного транзистора.
Сначала определяем наибольший линейный участок входной вольтамперной характеристики по касательной, проведенной к входной характеристике. В точке 1 касательная расходится с входной характеристикой. Базовый ток в этой точке приблизительно равен 200 мкА.
Uкэ = Uкэ2 – Uкэ1 [ В ]
Iк = Iк2 – Iк1 [ mА ]
Iб = Iб2 – Iб1 [mk А ]
Uбэ = Uбэ2 – Uбэ1 [ В ] и подставляем в формулы h-параметров.
Напомним, что h-параметры определены для малых амплитуд, поэтому использование их для больших амплитуд дает значительные погрешности.
Влияние внешних условий на характеристики и параметры БТ.
Поскольку свойства p-n перехода меняются с изменением температуры окружающей среды, характеристики и параметры биполярного транзистора также зависят от температуры. Влияние температуры на характеристики биполярного транзистора выражается, в основном, изменением трех параметров транзистора:
|
|
|
1. изменением неуправляемого коллекторного тока IК0;
2. изменением прямого входного напряжения UБЭ;
3. изменением интегрального коэффициента передачи β (или α).
При повышении температуры увеличивается проводимость полупроводников и токи в них возрастают. Особенно сильно растет с повышением температуры обратный ток p–n-перехода. У транзисторов таким током является начальный ток коллектора Iк0. Возрастание этого тока приводит к изменению характеристик транзистора. Это удобно проследить на выходных характеристиках, изображенных для схем ОБ и ОЭ на рис. .
На рис. 1 приведена выходная и входная характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером при различных температурах. Рабочая точка и рабочий участок АБ при нагреве перемещаются в положениеТ1 и А1Б1 и режим усиления совершенно нарушается. В данном случае, часть рабочего участка А1Т1 резко уменьшилась, а часть Б1Т1 стала ничтожно малой. Усиление резко уменьшится, и работа усилительного каскада будет происходить с большими нелинейными искажениями, так как положительная полуволна входного тока почти не усиливается. Если не осуществить температурной стабилизации, то усиление в схеме ОЭ при нагреве может стать совершенно неудовлетворительным.
|
|
|
При включении по схеме ОБ характеристики незначительно поднялись. Рабочая точка немного переместится и займет новое положение вблизи старого. Усиление почти не изменится - схема c ОБ является стабильной даже при нагреве на десятки градусов.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 294; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!