Частотные и импульсные свойства транзисторов

С повышением частоты коэффициент передачи тока эмиттера уменьшается по модулю и становится комплексной величиной. Как следствие, происходит сдвиг по фазе между переменными составляющими тока коллектора и тока эмиттера. Частотные свойства транзисторов принято характеризовать рядом параметров.

Предельной частотой коэффициента передачи тока f_h21 называют такую частоту, на которой модуль коэффициента передачи тока уменьшается в Ö2 раз, т. е. на 3 дБ по сравнению с его низкочастотным значением. При включении транзистора по схеме ОБ эту частоту обозначают f_h21Б или иногда f_a.. В зависимости от значения этой частоты различают низкочастотные (f_h21Б £ 3 МГц), среднечастотные (3 МГц < f_h21Б < 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < f_h21Б < 300 МГц) и СВЧ (f_h2l6 > 300 МГц)-транзисторы.

В схеме ОЭ предельную частоту передачи тока базы обозначают символом f_h21Э или f_b. Следует заметить, что частотные свойства транзистора в схеме ОЭ хуже, чем в схеме ОБ, так как частота f_h21Э примерно в f_h21Э ниже частоты f_h21Б

Граничной частотой коэффициента передачи тока базы в схеме ОЭ называют такую частоту f_ГР (или f_T), на которой модуль коэффициента передачи тока базы равен единице. На любой частоте в диапазоне 0,1 × f_ГР < f < f_ГР модуль коэффициента передачи тока изменяется со скоростью 6 дБ/октава, т. е. вдвое при изменении частоты в два раза. Для транзистора справедливы следующие соотношения:

f_h21Э» f_h21Б / h_21Э; f_h21Б» 1,2×f_ГР.

Максимальной частотой генерации f_МАХ называют наибольшую частоту, при которой транзистор способен работать в схеме автогенератора при оптимальной обратной связи. Будучи выраженной в мегагерцах, приближенно частота f_МАХ» 200 .

Здесь f_ГР (МГц) - граничная частота;

t_К (пс)-постоянная времени цепи обратной связи, характеризующая частотные и усилительные свойства транзистора, определяющая устойчивость усилительного каскада к самовозбуждению.

Важным параметром служит сопротивление базы транзистора , представляющее собой распределенное омическое сопротивление базовой области. Это сопротивление необходимо знать при определении входного сопротивления каскада. Сопротивление находят путем измерения постоянной времени цепи обратной связи t_К, поскольку , где С_К — емкость коллекторного перехода.

При работе биполярного транзистора в качестве переключательного элемента, показанного на рисунке 2.8, а), необходимо, чтобы в проводящем состоянии сопротивление участка коллектор - эмиттер было минимальным, а в непроводящем - максимальным. Когда транзистор выключен, т. е. эмиттерный переход смещен в обратном направлении, рабочая точка будет соответствовать точке А, которая находится на линии нагрузки, отвечающей сопротивлению резистора нагрузки R_H (рис. 2.8, б). Этот режим работы транзистора соответствует режиму отсечки. При увеличении тока базы рабочая точка перемещается по линии нагрузки в сторону к большим значениям коллекторного тока. При достижении базовым током значения I_{Б ВКЛ} (точка В) коллекторный ток становится максимально большим, коллекторный переход открывается и транзистор переходит в режим насыщения. Этому моменту соответствует остаточное напряжение между коллектором и эмиттером U_{КЭ ОСТ}. Дальнейшее увеличение тока базы не вызывает роста тока коллектора, так как этот ток ограничивается сопротивлением резистора нагрузки R_Н.. Следовательно,

и

Две указанные рабочие точки характеризуют оба крайние состояния транзисторного ключа.

Рисунок 2.8