4.8.2 Физические параметры и т-образная эквивалентная схема транзистора на низких частотах
В виду того, что численные значение Z, Y и H- параметров зависят от схемы включения транзисторов, использования их для расчетов не всегда оказывается удобным. Поэтому удобнее пользоваться физическими (внутренними) параметрами транзистора, связанными с физическими процессами в нем и не зависящими от схемы включения транзистора.
Под физическими параметрами понимают реально существующие в транзисторе емкости, индуктивности и сопротивления внутренней структуры транзисторов и p-n переходов. Так как при работе на низких частотах влиянием емкостей и индуктивностей можно пренебречь, то под физическими параметрами на низких частотах будем понимать (Рис.4.21)
Рис.4.21
Объемное сопротивление
области эмиттера (
),
базы
,
коллектора (
)
и сопротивление эмиттерного (
)
и коллекторного (
)
переходов. При работе транзистора в
активном режиме (эмиттерный переход
смещен в прямом направлении, а
коллекторный-в обратном) обычно
выполняются условия
и
.
Поэтому в состав эквивалентной схемы
транзистора для переменного тока входят
лишь три сопротивления
С учетом этих сопротивлений эквивалентная Т-образная схема транзистора на низких частотах для схемы с ОБ с эквивалентным генератором тока имеет следующий вид (Рис.4.22):
Рис.4.22
Генератор тока
,
включенный в цепь коллектора, учитывает
усилительные свойства транзистора.
Генератор тока
с параллельно включенным сопротивлением
может быть заменен генератором напряжения
с последовательно включенным сопротивлением
.
Сделав это преобразование, приходим к
новой эквивалентной схеме (Рис.4.23) с
эквивалентным напряжением.
Рис.4.23
Иногда произведение
заменяют величиной
=
.
Таким образом, наряду с сопротивлением
,
,
к физическим параметрам относится также
коэффициент передачи тока
(или сопротивление
=
).
Кроме
Т-образных схем используются П- образные
эквивалентные схемы, которые можно
получить путем пересчета сопротивлений
в проводимости. Одна из таких схем
приведена на Рис. 4.24.
Рис.4.24
Т- образные
эквивалентные схемы транзистора,
включенного по схеме с ОЭ, имеют те же
параметры, что и в схеме с ОБ, но
сопротивления
и
меняются местами. Ко входу прикладывается
напряжение
,
а ток по входной цепи равен
.
4.8.3 Связь физических параметров с параметрами четырехполюсника
Непосредственно измерить физические параметры транзистора трудно. Обычно их значения определяют при помощи формул пересчета, связывающих физические параметры с параметрами четырехполюсника. В качестве примера выведем формулы связи физических параметров с Z- параметрами. Для этого сопоставим уравнения четырехполюсника в системе Z-параметров с уравнениями Кирхгофа для Т-образной схемы.
Для схемы Рис.4.24 можно записать:
(4.21)
После преобразования
(4.22)
Уравнение четырехполюсника в системе Z-параметров имеет вид:
(4.23)
Сравнивая уравнения (4.22) с уравнением (4.23) и учитывая при этом, что в схеме с ОБ (для транзистора p-n-p типа)
;
;
;
получим
;
Аналогично можно определить формулы связи между физическими параметрами системы Z, Y и H для всех схем включения транзистора. Сводка некоторых формул приводится в справочниках.