2. Основные характеристики и параметры биполярного транзистора

Вольт-амперные характеристики (рис. 3.2) содержат информацию о свойствах транзистора во всех режимах работы при больших и малых сигналах. По вольт-амперным характеристикам можно определить статические параметры транзисторов и параметры в режиме усиления. В основном используются два семейства вольт-амперных характеристик: входные и выходные.

Входные характеристики представляют собой зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном напряжении на коллекторе (рис. 3.2, а). Входные характеристики транзистора аналогичны характеристикам диода в прямом включении. При повышении температуры они смещаются в область меньших входных напряжений. Смещение характеристик при изменении напряжения на коллекторе объясняется эффектом модуляции ширины базы (эффектом Эрли). Однако, при оно незначительно.

а б

Рис. 3.2. Входные (а) и выходные (б) характеристики

транзистора с общей базой

Выходные характеристики устанавливают зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном токе входного электрода (рис. 3.2, б). Отличительной особенностью выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой, является слабая зависимость тока коллектора от напряжения на нём. При повышении температуры выходные характеристики смещаются в сторону больших токов из-за увеличения обратного тока коллекторного перехода.

Малосигнальные (дифференциальные) параметры характеризуют работу транзистора при воздействии малого сигнала, т.е. сигнала, возрастание амплитуды которого в 1,5 раза приводит к незначительному изменению параметра (обычно не более чем на 10 %). При воздействии малого сигнала транзистор рассматривают как активный линейный несимметричный четырехполюсник, у которого один из зажимов общий для входа и выхода.

В соответствии с теорией четырехполюсников входные и выходные напряжения и токи однозначно связаны между собой системой двух уравнений, содержащей набор из четырех параметров.

Широкое распространение получила система h-параметров. В этой системе уравнения четырехполюсника можно записать в виде

Здесь

роткозамкнутом выходе;

– входное сопротивление транзистора при ко-

при разомкнутом входе;

– коэффициент обратной связи по напряжению

замкнутом выходе;

– коэффициент передачи тока при коротко-

входе;

– выходная проводимость при разомкнутом

h-параметры при включении транзистора по схеме с общей базой или общим эмиттером связаны между собой формулами

Для наиболее часто используемых параметров введены дополнительные обозначения: . Причем  и  связаны выражением .

3. Предварительное задание

1. Постройте семейство статических входных характеристик . Исходные данные приведены в таблице 3.1.

Т а б л и ц а 3.1

Iэ, мА	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2	2,25	2,5	2,75	3	3,25	3,5	3,75	4
Uэб (Uкб=0), В	0	0,25	0,31	0,334	0,348	0,358	0,368	0,378	0,387	0,396	0,405	0,414	0,422	0,43	0,438	0,446	0,453
Uэб (Uкб=-5), В	0	0,15	0,18	0,2	0,21	0,22	0,23	0,238	0,245	0,25	0,255	0,26	0,265	0,27	0,275	0,28	0,285
Uэб (Uкб=-10), В	0	0,1	0,158	0,18	0,195	0,205	0,214	0,221	0,228	0,235	0,241	0,247	0,253	0,258	0,263	0,268	0,273

2. Постройте семейство статических выходных характеристик . Исходные данные в таблице 3.2.

Т а б л и ц а 3.2

Uкб, В	-0,3	-0,2	-0,1	0	2	4	6	8	10	12
Iк (Iэ =1 ), мА	0	0,4	0,78	0,96	0,961	0,962	0,963	0,964	0,965	0,966
Iк (Iэ =2 ), мА	0	1,5	1,68	1,922	1,92	1,926	1,928	1,93	1,932	1,934
Iк (Iэ =3 ), мА	0	2,6	2,78	2,89	2,889	2,892	2,895	2,898	2,901	2,904
Iк (Iэ =4 ), мА	0	3,7	3,8	3,852	3,856	3,86	3,864	3,868	3,872	3,876
Iк (Iэ =5 ), мА	0	4,75	4,83	4,82	4,825	4,83	4,835	4,84	4,845	4,85

3. Вычислите h-параметры биполярного транзистора в схеме с общей базой (3.2). Вычисления проведите по таблицам и графикам ВАХ относительно рабочей точки, которая задана для различных вариантов в таблице 3.3.

Указание. На графиках ВАХ необходимо отметить требуемые для расчётов приращения токов и напряжений.

Т а б л и ц а 3.3

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uкб р, В	4	6	8	4	6	8	4	6	8	10
Iэ р, мА	2	3	4	3	4	2	4	2	3	3
Eк, В	12	12	16	10	14	12	12	10	14	16
Rн, кОм	4,154	2,073	2,068	2,075	2,07	2,073	2,073	2,075	2,07	2,068

4. Определите коэффициенты усиления резистивного усилителя по напряжению и току в рабочей точке. Для этого на графике выходных характеристик постройте нагрузочную прямую

,

где задано в таблица 3.3. Прямая должна пройти через рабочую точку.

Указание. Методика построения нагрузочной прямой и определения дана в пункте 5.3.

5. Рассчитайте коэффициенты усиления исследуемого каскада по h-параметрам и сопротивлению нагрузки R_н. (См. п.5.4.).

6. Результаты выполнения предварительного задания сведите в таблицу 3.4,

Т а б л и ц а 3.4

где - коэффициенты определеннее графически в п.1.4,

- коэффициенты определеннее по расчётам в п.1.5.