Учебное пособие: Транзисторы

Для иных схем включения поменяются расположение электродов и индексы при h -параметрах. Также возможна иная индексация напряжений и токов. Например, для указанной схемы включения можно внести следующие изменения в индексацию:

Напоминаем, что вместо токов(I ) и напряжений(U ) в выражении (2.17) можно использовать их приращения (D I иD U ). Это позволяет определить значения коэффициентов по входным и выходным характеристикам транзистора (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. Определение h_Б –параметров транзистора по входным (а) и выходным (б) характеристикам транзистора.

Эквивалентная схема транзистора в y -параметрах обычно используется для анализа высокочастотных схем. В этом случае независимыми переменными являются напряжения U₁ и U ₂ , а зависимыми – токи I ₁ и I ₂ . Тогда систему уравнений, характеризующих работу транзистора как четырехполюсника, можно представить в общем виде:

(2.21)

Как и в случае уравнений с h –параметрами вместо приращений токов и напряжений можно использовать сами токи и напряжения (в комплексном виде), считая их незначительными по величине. у -коэффициенты системы уравнений (2.21) определяются аналогично способам определения h –параметрам (при коротком замыкании четырехполюсника по входу и выходу или по входным и выходным характеристикам при условиях U ₁ = 0 или U ₂ = 0). Коэффициенты (у -параметры) имеют следующий смысл:

· у₁₁ – величина обратная входному сопротивлению, т. е. входная проводимость при коротком замыкании по выходу;

· у₂₁ – проводимость прямой передачи, т.е. величина, характеризующая воздействие входного напряжения на выходной ток при коротком замыкании по выходу;

· у₁₂ – проводимость обратной передачи, т.е. величина, характеризующая воздействие выходного напряжения на входной ток при коротком замыкании по выходу;

· у₂₂ – выходная проводимость при коротком замыкании по выходу;

Следует напомнить, что при измерениях условия короткого замыкания должны реализовываться по переменному току.

Эквивалентная схема, соответствующая системе уравнений (2.21) показана на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7. Эквивалентная схема транзистора в у -параметрах

3. Статические характеристики транзистора

Статические характеристики транзистора отражают зависимость между токами и напряжениями на его входе и выходе.

Для схемы с общим эмиттером статической входной характеристикой является график зависимости тока базы I_Б от напряжения при постоянном значении напряжении коллектора:

Выходные характеристики транзистора для схемы с общим эмиттером представляют собой зависимости тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при постоянном токе базы:

Типичные входные и выходные статические характеристики транзистора для схемы с общим эмиттером показаны на рисунке 2.8. Она имеет вид обычной характеристике прямого тока р–п перехода, на которую оказывает влияние напряжение на коллекторе. Из рисунка 2.8,а видно, что с ростом напряжения U_кэ ток I_б уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличении U_кэ растет напряжение, приложенное к коллекторному переходу в обратном направлении, переход расширяется, захватывая часть базы и, соответственно, уменьшается вероятность рекомбинации носителей заряда в ней ( в соответствии с (2.5) ток рекомбинации является частью тока базы).

Рисунок 2.8. Статические характеристики транзистора для схемы ОЭ : а – входные; б – выходные

Выходные характеристики (рисунок2.8,б) имеют начальный участок быстрого роста, нелинейную зону, переходящую в область насыщения.

4. Температурные и частотные свойства транзистора

Диапазон рабочих температур транзисторов, определяемый свойствами р–n переходов, такой же, как и у полупроводниковых диодов. Особенно сильно на работу транзисторов влияет нагрев и менее существенно – охлаждение (до минус 60°С). Исследования показывают, что при нагреве от 20 до 60⁰ С параметры плоскостных транзисторов изменяются следующим образом: r_К падает примерно вдвое, r_Б – на 15–20 %, а r_Э возрастает на 15–20 %.

Особенно существенное влияние на работу транзистора при нагреве оказывает обратный ток коллекторного перехода, I_КБО . Для практических расчетов можно принять, что при повышении температуры на каждые 10°С ток I_КБО возрастает примерно вдвое.

Нестабильность режима работы транзистора, обусловленная током I_КБО , очень существенна, так как обратный ток коллектора в значительной степени влияет на токи эмиттера и коллектора, а, следовательно, на усилительные свойства транзистора.

Наиболее часто для работы при повышенных температурах применяются кремниевые транзисторы. Предельная рабочая температура у этих приборов составляет 125 ... 150°С в то время как для германиевых транзисторов – около 60⁰ С.