1.4 Малосигнальные параметры транзистора

Если при работе транзистора переменные напряжения на его переходах достаточно малы, то токи в нем являются линейными функциями этих напряжений. Это позволяет рассматривать транзистор как линейный четырехполюсник (Рис.1.4), т.е. как некоторое устройство, имеющее два входных и два выходных зажима, и связь между токами и напряжениями на входе () и выходе () которого выражается системой линейных уравнений.

Рис.1.4 – Упрощенная модель транзистора

Из теории четырехполюсников следует, что только две из перечисленных величин независимы, а две другие могут быть выражены через них. В качестве независимых можно выбирать произвольно любую пару величин. Таким образом можно составить шесть систем уравнений, описывающих связь между входными и выходными токами и напряжениями четырехполюсника. Для транзисторов наиболее удобной оказалась система малосигнальных h – параметров, в которой в качестве независимых величин выбираются входной токи выходное напряжение.

(1.5)

В режиме малых сигналов функции илинейны, поэтому приращения величин можно получить дифференцированием (1.5) следующим образом:

(1.6)

В качестве малых приращений входных и выходных токов и напряжений можно принять переменные составляющие ,,,. Тогда (1.6) можно переписать:

(1.7)

Коэффициенты в правой части (1.7) называютсяh – параметрами. Они имеют вполне определенный физический смысл и устанавливают взаимосвязь между токами и напряжениями транзистора.

Если в первом уравнении (1.7) положить , что соответствует короткому замыканию выходной цепи по переменной составляющей (постоянное напряжение на выходных зажимах при этом), то получаем:

- входное сопротивление транзистора по переменному току при коротко замкнутом выходе.

Если в том же уравнении положить (), то

- коэффициент обратной связи по переменному напряжению при разомкнутой входной цепи (холостой ход) по переменному току.

Аналогично из второго уравнения (1.7), получаем:

- коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе по переменному току;

- выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи по переменному току.

Единицы измерений h-параметров различны:h₁₁измеряется в омах,h₂₂- в сименсах,h₂₁иh₁₂- безразмерны. Так как физические размерности параметров неодинаковые, то такую систему называют гибридной.

i₁

i₂

h₂₁i₁

h₁₁

u₁

u₂

h₂₂

h₁₂u₂

Рис. 1.5 - Схема замещения транзистора на основе h-параметров

Схема замещения транзистора на основе h-параметров представлена на рис. 1.5.

В ней генератор э.д.с. h₁₂u₂учитывает наличие напряжения обратной связи во входной цепи, когда на выходе действует напряжениеu₂, а входная цепь разомкнута. Сам генератор считается идеальным, т.е. не имеющим внутреннего сопротивления. Идеальный генератор токаh₂₁i₁учитывает взаимосвязь выходного и входного токов.

Для каждой схемы включения транзистора существует свой набор h-параметров, идентифицируемый соответствующим индексом, но между этими наборами существует однозначная связь, представленная в табл. 1.1.

Применительно к схеме включения с ОЭ для коэффициента h_21эшироко используется обозначение, а в схеме с ОБ - вместоh_21бкоэффициент -, так как в данной схеме включения направления токаi_кпротивоположно базовому направлению токаi₂исходного четырехполюсника, т.е.h_21б<0. Но в практических расчетах коэффициентобычно используется как положительная величина.

Таблица 1.1

H11э		h11б
H12э		h12б
H21э		h21б
H22э		h22б

На рис. 1.6 показан процесс определения h-параметров по входной ВАХ транзистора, а на рис. 1.7 - по выходной. Из рисунков видно, что значенияh-параметров не являются постоянными для конкретного транзистора и зависят от режима по постоянному току (рабочей точки покоя транзистора) - значений постоянных составляющих токов и напряжений на входе и выходе транзистора. Поэтому в справочной литературе при указанииh-параметров обязательно указывается и режим, при котором произведены измерения.

Значения h-параметров также зависят от частоты переменного сигнала и температуры окружающей среды.

;

.

Рис. 1.6 - Определение h-параметров по входной ВАХ транзистора

,

Рис. 1.7 - Определение h-параметров по выходной ВАХ транзистора