Методические указания к решению задачи №2

Внутренние параметры отражают сущность физических процессов, происходящих в транзисторе, но они не могут быть измерены непосредственно или определены по характеристикам, что создает определенные неудобства при пользовании этими параметрами.

Таблица 3

Примечание. Графы 2÷7 таблицы 3 используются при решении задачи №2

Рисунок 5 – Схема включения транзистора с ОЭ

Внутренние параметры не зависят от схемы включения транзистора и являются элементами Т-образной эквивалент­ной схемы транзистора, отражающей его структуру.

Рисунок 6 – Схема включения транзистора с ОБ

Поэтому на практике наиболее широкое применение нашли так называемые гибридные параметры или h -параметры. h -параметры – это коэффициенты, значения которых можно определить, если представить транзистор как активный линейный четырехполюсник, а его входные и выходные токи и напряжения связаны следующими уравнениями:

U ₁ = h ₁₁ I ₁ + h ₁₂ U ₂;

I ₂ = h ₂₁ I ₁ + h ₂₂ U ₂;

где:

h ₁₁ – входное сопротивление транзистора для переменной составляющей тока при Δ U ₂ =0;

h ₁₂ – коэффициент обратной связи по переменной составляющей напряжения при Δ I ₁ =0;

h ₂₁ – коэффициент передачи (усиления) переменной со­ставляющей тока при Δ U ₂ =0;

h ₂₂ – выходная проводимость транзистора для переменной составляющей тока при Δ I ₁ =0;

На основании этих уравнений можно составить эквивалентную схему включения транзистора с ОБ и ОК (рисунок 7,а и 7,б соответственно) для переменных составляющих токов (напряжений).

Рисунок 7 – Эквивалентные схемы транзистора с ОБ и ОЭ

На рисунке 7 приняты следующие обозначения:

r _э – дифференциальное (для переменной составляющей тока) сопротивление прямосмещённого эмиттерного перехода порядка единиц и десятков Ом;

r_б – объемное сопротивление базы, равное обычно сотням Ом;

r_k – дифференциальное сопротивление обратносмещённого коллекторного перехода (порядка 10⁵÷10⁶ Ом);

αI_б –генератор тока, отражающий усилительные, свойства транзистора – передачу инжектированных носителей заряда от эмиттера к коллектору.

Все малосигнальные параметры зависят от схемы включения транзистора (ОБ, ОЭ или ОК), рабочей точки, температуры и частоты. Зависимость от схемы включения определяется тем, что для различных схем включения величины I 1, U 1, I 2, U 2 оказываются неодинаковыми. Например, величина I 1 для схемы с ОБ – это I Э, а для схемы с ОЭ – I б. Соответственно и величина h 21 для схемы с ОБ h 21б = α (т.е. 0,95…0,995), а для схемы с ОЭ h 21Э = β (т.е. 19…199). Между одноименными параметрами для различных схем включения существуют однозначные соотношения, позволяющие пересчитывать малосигнальные параметры для различных схем включения.

Для расчета внутренних физических параметров можно использовать следующие приближенные формулы:

α = – h _21б; r _к = ;

r _б = h _12б r _к; r _э = h _11б – r _б (1 – α);

По полученным внутренним параметрам транзистора можно рассчитать его

h – параметры в схеме с ОЭ:

h _11э = ; h _12э = ;

h _21э = ; h _22э = ;

Используя значения этих величин, можно рассчитать входное и выходное сопротивления биполярных транзисторов:

для схемы ОБ:

r _{вх б} ≈ h _11б или r _{вх б} ≈ r _э + (1 – α) r _б;

r _{вых б} ≈ ;

для схемы ОЭ:

r _{вх э} ≈ h _{1 э} или r _{вх э} ≈ r _б + (1 + β) r _э;

r _{вых э} ≈ ;

Как уже отмечалось, при изменении температуры малосигнальные параметры также изменяются, причем характер зависимости различен для различных параметров. На практике наиболее важным является влияние температуры на величину h 21. Для схемы с ОБ величина h 21б в рабочем диапазоне температур практически постоянна (с увеличением температуры h 21б увеличивается на доли процента). Для схемы с ОЭ изменение h 21э гораздо больше (для большинства транзисторов величина h 21э увеличивается в 2 раза при изменении температуры от -60 до +60^оС) [3].

При реальном проектировании электронных устройств необходимо иметь в виду, что в справочниках величины h – параметров приводятся только для одного типового режима работы транзистора. А так как величины малосигнальных параметров зависят от рабочей точки, то для практических расчетов использовать значения параметров, взятых из справочника можно далеко не всегда. Отсюда следует необходимость уметь определять малосигнальные параметры для произвольно выбранной рабочей точки самостоятельно.

Таблица 4

Способ включения	ОЭ	ОБ	ОК
Схема
Входное сопротивление, r вх	Δ U б/Δ I б 200 – 2000 Ом	Δ U э/Δ I э 10 – 50 Ом	Δ U б/Δ I б 0,2 – 1,0 МОм
Выходное сопротивление, r вых	Δ U к/Δ I к 10 – 100 кОм	Δ U к/Δ I к 0,5 – 2,0 МОм	Δ U э/Δ I э 50 –500 Ом
Усиление по току	β =Δ I к/Δ I б 19 – 199	α =Δ I к/Δ I э 0,95 – 0,995	γ =Δ I э/Δ I б 19 – 199
Усиление по напряжению	Несколько сотен	Несколько сотен или тысяч	Около единицы
Усиление по мощности	Несколько тысяч	Несколько сотен	Несколько десятков
Напряжение на выходе и входе	В противофазе	В фазе	В фазе
Использование	Усилитель, фазоинвертор	При работе на высокоомную нагрузку	При работе на низкоомную нагрузку

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Лачин В. Н. и др. Электроника. Учеб. пособие – Ростов н/Д.: “Феникс”. 2004 – 576 с.

2. Касаткин А. С., М. Немцов М. В. Электротехника: Учебник для вузов. 6 изд. перераб. - М.: "Высшая школа", 2000. – 542с.: ил.

3. Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. – 3–е изд., перераб. и доп. – Таганрог, 2010. 204 с., ил.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник под ред. Б. Л. Переломана. – М.: Радио и связь, 1981. –656 с.: ил.

5. Данилов И. А, Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: Учебное пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений. – 3-е изд., стер. – М.: "Высшая школа", 1998. –750 с.: ил.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

6. Синдеев Ю. Г, Грановский В. Г.. Электротехника. Учебн. для студентов неэлектр. спец. вуз.- Ростов н/Д: "Феникс", 1999.- 448 с.

7. Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. изд. 2. – Таганрог, 2009. 219 с., ил.

8. Электротехника и основы электроники: учеб.-метод. Пособие по выполнению контрольных работ студентами безотрывной формы обучения / В. А. Пацкевич, В. Г. Черномашенцев; под ред. Черномашенцева; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2011. – 159 с.

9. Черномашенцев В. Г. и др. Электронная автоматика: Лабораторный практикум. БелГУТ. – Гомель, 2002.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….. 3