Исследование транзисторов и транзисторных однокаскадных усилителей

Для анализа работы транзистора по схеме с ОЭ используют семей­ства характеристик: входных I_б = f(U_бэ) при U_кэ = const (рис.13а) и выходных I_к = f(U_кэ) при I_б = const ( рис.13б). Характеристики снимаются в статическом режиме при постоянных токах и напряже­ниях. Входные характеристики при изменении U_кэ в широких пределах изменяются незначительно. Поэтому в дальнейшем используют одну характеристику, соответствующую среднему значению U_кэ. Коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ определяется как при U_кэ = const. Так как и , то делением числителя и знаменателя на Δ I_э получим . Так как , то .

При работе транзистора в усилительном режиме при небольшом входном сигнале входные I_б, U_бэ и выходные I_к, U_кэ величины получают малые приращения, и работа усилителя проходит на линейных участках характеристик. В этом случае транзистор может быть представлен в виде линейного четырехполюсника. Для анализа схем поль­зуются малосигнальными h - параметрами, которые можно опреде­лить по семейству соответствующих характеристик вблизи рабочей точки (на линейном участке). В качестве независимых величин выби­рают I_б и U_кэ, тогда U_бэ = f₁(I_б, U_кэ), I_к = f₂(I_б, U_кэ).

Для линейных участков характеристик справедливы уравнения четырехполюсника для малых конечных приращений:

; ; (1)

, при U_кэ = const (Δ U_кэ = 0);

, при U_кэ = const (Δ U_кэ = 0);

, при I_б = const (Δ I_б = 0);

, при I_б = const (Δ I_б = 0);

где h₁₁ – входное сопротивление транзистора, Ом;

h ₂₁ – коэффициент усиления по току;

h₁₂ – коэффициент внутренней обратной связи по напряжению;

h₂₂ – выходная проводимость транзистора, сим.

Параметры h₁₁ и h₂₁ определяются при коротком замыкании цепи коллектора по переменному току (Δ U_кэ = 0), h₁₂ и h₂₂ – при холостом ходе в цепи базы по переменному току (Δ I_б = 0). Так как вход­ное напряжение U_бэ мало зависит от выходного U_кэ, то h₁₂ 0. В соответствии с уравнениями (1) получаем схему замещения транзистора с ОЭ (рис. 12).

Помимо h – параметров используют также предельно-допусти­мые параметры, которые определяются следующим образом:

а) для предотвращения перегрева коллекторного перехода мощность, выделяемая на коллекторе, должна быть меньше максимально допустимой:

Р_к = I_кU_кэ<Р_{к max};

б) для предотвращения пробоя закрытого коллекторного пере­ходанапряжение U_кэ должно быть меньше максимально допустимого значения U_{кэ max};

в) для предотвращения перегрева эмиттерного перехода коллекторный ток должен быть меньше максимально допустимого значения I_{к max};

г) частота входного переменного напряжения должна быть меньше граничной частоты f_гр,при которой коэффициент передачи по току уменьшается до 1.

Предельно допустимые параметры Р_кmax, U_{кэ max}, I_кmax определяют рабочую область выходных характеристик транзистора.