Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0.7 г [2].

Максимально допустимые параметры.

Гарантируются при температуре окружающей среды Т_с=25…+125 ⁰С.

При понижении Т_с от 15 до -60 ⁰С значения U_{к бmax,} U_{кэ max} уменьшаются по линейному закону до 40 В, U_{эб max} уменьшается линейно до 15 В.
3.Построение нагрузочной прямой по постоянному току, выбор положения рабочей точки и определение величин элементов цепи питания и стабилизации режима работы

На семействе выходных характеристик построим нагрузочную прямую по постоянному току. Для предотвращения сильных нелинейных искажений и тепловой неустойчивости транзистора, а также уменьшения нестабильности параметров усилительного каскада, выбираем схему с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией рабочей точки, в которой используется отрицательная обратная связь по постоянному току. Тогда нагрузочная прямая строится по уравнению:

I_к= (Е_п- U_кэ)/ (R_к +R_э).

Для дальнейших вычислений найдем R_э:

R_э =0,2*R_к=0,2*2,4=0,48 кОм=480 Ом.

Учитывая ряд номинальных значений Е24, выбираем R_э=470 Ом.

Уравнение строим по двум точкам:

при I_к=0, U_кэ=Е_п=30 В,

при U_кэ=0, U_кэ=E_п/(R_к+R_э)=30/(2400+470)=10,5 мА.

Для КТ208К ∆I_б=25 мкА.

Рис1. Семейство выходных характеристик транзистора КТ208К.

Выбираем рабочую точку на середине нагрузочной прямой, тогда U_кэ⁰=15В, I_к⁰=5мА.

Рис2. Входные характеристики транзистора КТ208К.

Зафиксируем параметры режима покоя:

I_б⁰=0,075мА.

U_бэ⁰=0,66В.

Затем выберем ток делителя I_д, протекающего через R₂, из условия I_д=5*I_б^о, и определим величины резисторов R₁, R₂ по следующим соотношениям:

U_Rэ=I_э*R_э ≈ I_к⁰*R_э.

U_R2=U_бэ⁰+U_Rэ.

R₁=(E_п-U_R2)/(I_д+I_б^о).

R₂=(U_бэ⁰+U_Rэ)/ I_д.

I_д=5*0,075*10^-3=0,375 мА.

U_Rэ=5*10^-3*470=2,35 В.

U_R2=0,66 +2,35=3,01 В.

R₁=(30-3,01)/(0,375*10^-3 +0,075*10^-3)=59978 Ом=59,987 кОм.

(номинал R₁=62 кОм)

R₂=(0,66 +2,35)/ 0,375*10^-3=8030 Ом=8,03 кОм.

(номинал R₂=8,2 кОм)

Рис3.Схема транзистора с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией

Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке

По семейству входных и выходных характеристик найдем H-параметры:

H_11э= ∆U_бэ/ ∆I_б при U_кэ=const - входное сопротивление, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора.

H_21э=∆I_к/ ∆I_б при U_кэ= const - коэффициент передачи по току, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора.

H_22э= ∆I_к/ ∆U_кэ при I_б= const - выходная проводимость, измеряемая

при холостом ходе на выходе транзистора.

Для всех типов биполярных транзисторов H_12э=3*10^-4 – коэффициент обратной связи, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора.

Для повышения точности расчетов приращения ∆I_к, ∆I_б, ∆U_бэ, ∆U_кэ берем симметрично относительно рабочей точки.

H_11э=(0,68-0,64)/(0,11*10^-3-0,033*10^-3)=519 Ом при U_кэ=5 В.

H_21э=(7-3,4)/(0,1*10^-3-0,05*10^-3) =72 при U_кэ=15 В.

H_22э=(6 *10^-3-4,2*10^-3)/(25-5)=90*10^-6 Cим при I_б=0,075 мА.