H-параметры биполярного транзистора

Для анализа и расчета цепей с биполярными транзисторами используют, так называемые, h-параметры транзистора. В усилительных устройствах входным и выходным сигналами являются приращения входных и выходных напряжений и токов.

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.

Две цифры, стоящие рядом с буквой h, помогают проверить правильность записи h-параметра:

- первая цифра указывает на то, какая величина тока или напряжения записывается в числитель формулы h-параметра (1-входная, 2-выходная);

- вторая цифра указывает на то, что записывается в знаменатель:

1-входная величина, 2-выходная величина, например,

h11Э: в числителе – входная величина - приращения входного напряжения (1)

в знаменателе – входная величина – приращение входного тока (1)

Буква э указывает на то, что h-параметры записаны для схемы с общим эмиттером.

Рис.12. Схема биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером

h11Э при Uкэ=const

h12Э= при Iб=const

h21Э= при Uкэ=const

h22Э= при Iб=const

Для определения h-параметров используют выходные и входные характеристики биполярного транзистора. Приведем пример расчета h-параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ) с заданными входными и выходными характеристиками.

Рис.13. Расчет h-параметров

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. Характеристический треугольник для определения h-параметров можно построить выше этой точки. Все треугольники, построенные выше этой точки на касательной, как на гипотенузе прямоугольного треугольника подобны, поэтому отношения сторон в подобных треугольниках будут одинаковы.

На выходных характеристиках характеристический треугольник можно построить на линейном участке той выходной характеристики, которая снята при базовом токе выше 200 мкА. Треугольник можно построить между двух смежных выходных характеристик.

Например, возьмем выходную характеристику, снятую при Iб=500 мкА. Проведем касательную к этой характеристике и определим линейный участок этой выходной характеристики. Все прямоугольные треугольники, построенные на линейном участке касательной, как на гипотенузе будут подобны, и отношения сторон этих подобных треугольников будут неизменны (одинаковы). Так как характеристический треугольник на выходных характеристиках построен Iб2=500мкА и Iб1=425мкА, то для построения треугольника на входной характеристике возьмем те же базовые токи. Из точек Iб1 и Iб2 проведем прямые линии, пересекающие входную характеристику, и определим гипотенузу прямоугольного треугольника. Достраиваем треугольник. Из полученных характеристических треугольников определяем:

U_КЭ= U_КЭ2 – U_КЭ1 [ В ]

I_K= I_K2 – I_K1 [ А ]

I_Б= I_Б2 – I_Б1 [ А ]

U_БЭ= U_БЭ2 – U_БЭ1 [ В ]

и подставляем в формулы h-параметров. Следует помнить, что

1мА=1*10^-3А;

1мкА=1*10^-6А.

Для проверки правильности расчета определим:

1/ h22Э=Rвых, если Rвых > Rвх, то есть (1/ h22Э) > h11, то расчет выполнен верно.