6.10. Малосигнальные и собственные параметры транзисторов

Для расчета электрических цепей с транзисторами необходимо учитывать параметры транзисторов.

В настоящее время получил распространение метод расчета параметров транзистора при замене его линейным четырехполюсником. Но транзистор нелинейный элемент. Поэтому замена его линейным четырехполюсником (рис. 6.24) справедлива лишь для области малых сигналов, когда участки характеристик, связывающие напряжения и токи, малы и их нелинейностью можно пренебречь.

Режимом малого сигнала называется такой режим, при котором изменение входного сигнала на 50 % вызывает изменение выходного сигнала не более, чем на 10 % от его предыдущего значения.

Рис. 6.24. Схема линейного четырехполюсника

Для транзистора, как четырехполюсника, в качестве независимых переменных обычно принимают приращения I₁ и U₂, а приращения U₁ и I₂ выражают через так называемые h-параметры транзистора:



(6.18)

U₁ = h₁₁  I₁+h₁₂  U₂;

I₂ = h₂₁  I₁ + h₂₂  U₂.

Значение h-параметров в пределах линейных частей характеристик соответствует частным производным при равенстве нулю второго слагаемого в правой части уравнения.

К h-параметрам относятся следующие:

h₁₁ – входное сопротивление транзистора при короткозамкнутой выходной цепи

[Ом]; (6.19)

h₁₂ – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутой входной цепи

; (6.20)

h₂₁ – коэффициент усиления по току при короткозамкнутой выходной цепи

; (6.21)

h₂₂ – выходная проводимость при разомкнутой входной цепи

. (6.22)

В зависимости от схемы включения ;.

Для определения h-параметров на входе схемы осуществляют режим холостого хода, а на выходе – режим короткого замыкания. Оба режима создаются по переменной составляющей тока или напряжения. Это должно быть сделано так, чтобы изменение режима работы транзистора по переменной составляющей не отражалось на выбранном и установленном его режиме по постоянной составляющей. Для создания режима короткого замыкания по переменной составляющей между двумя выходными электродами включают конденсатор большой емкости, а для режима холостого хода на входе включают реактор с большой индуктивностью или параллельный колебательный контур.

Схема для измерения h-параметров приведена на рис. 6.25.

Рис. 6.25. Схема для измерения h-параметров

h-параметры зависят от выбранной рабочей точки, температуры и схемы включения транзистора по переменному току.

Транзистор можно описать и другими параметрами: если в качестве независимых переменных принять I₁ и I₂, а зависимых – U₁ и U₂, то это система z-параметров (r-параметров). Если в качестве независимых переменных принимаются U₁ и U₂, а в качестве зависимых – I₁ и I₂, то это система y-параметров. Наибольшее распространение получила система h-параметров. Системы z- и y-параметров применяются редко вследствие затруднений, связанных с измерением этих параметров.

Если нельзя заменить нелинейную характеристику линейной в области сильных сигналов, то транзистор описывают собственными параметрами, которые определяются по статическим ВАХ. Но значения собственных параметров пригодны для расчетов в диапазоне низких частот, где эти параметры являются активными и не зависят от частоты.