ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление с характеристиками биполярного транзистора, с методиками их определения для различных схем включения, получение навыков практического исследования вольт-амперных характеристик транзистора и определения его параметров.
Транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор, структура которого содержит два электронно-дырочных перехода. Транзистор представляет собой монокристаллическую пластину полупроводника, в которой с помощью особых технологических приемов созданы три области, две из них имеют одинаковый тип электропроводности и разделены между собой областью с иной электропроводностью. Эта средняя область называется базой, а две другие, крайние – эмиттером и коллектором.
В зависимости от того какой из выводов транзистора является общим между входным источником сигнала и выходной цепью транзистора существуют три основные схемы включения транзистора в электрическую цепь: с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК), с общей базой (ОБ).
| 
| 
|
Основными вольтамперными характеристиками транзистора являются входная и выходная характеристики.
Зависимость Iвх =f(Uвх)|Uвых =const – называют входной статической вольт–амперной характеристикой (ВАХ), а зависимость Iвых=f(Uвых) |Iвх =const выходной статической ВАХ. ВАХ снимают в режиме по постоянному току и представляют собой зависимости постоянных токов и напряжений. Характеристики транзистора зависят от схемы его включения.
При анализе работы транзистора и расчетах усилительных схем используется система параметров малого сигнала. Наиболее употребительна система h–параметров, связывающая малые приращения (дифференциалы) напряжения на входе транзистора dU1 и выходного тока dI2c малым приращением входного тока dI1 и выходного напряжения dU2 транзистора:
| dU1=h11dI1 + h12dU2, dI2=h21dI1 + h22dU2. |
Указанные h-параметры, входящие коэффициентами, в уравнения имеют следующий физический смысл:
| h11б = dU1/dI1» dUэб/dIэ, при Uкб= const |
дифференциальное входное сопротивление транзистора (индекс Б означает, что h–параметр определен в схеме включения транзистора с ОБ). При токе эмиттера порядка 1мА входное дифференциальное сопротивление h11б по порядку величины составляет десятки Ом;
| h12б = dU1/dU2» dUэб /dUкб, при Iэ= const |
коэффициент обратной связи по напряжению, имеет величину порядка 10 -5 и, в большинстве случаев, при расчетах этим коэффициентом из-за его малости пренебрегают;
| h21б = dI2 /dI1/» dIк/dIэ, при Uкб= const |
коэффициент передачи тока эмиттера, основной усилительный параметр транзистора. В технической литературе этот параметр часто обозначается как a. Значение a всегда меньше единицы (a<1) и имеет порядок величины 0.9¸0.995. Чем ближе a к единице, тем лучше усилительные свойства транзистора;
| h22б = dI2 /dU2» dIк/dUкб, при Iэ= const |
выходная проводимость транзистора, в схеме с ОБ имеет величину порядка 10 -5 ¸ 10 -7 См.
Методика графического определения H–параметров транзистора
Располагая вольт–амперными характеристиками транзистора, можно графическим путем определить низкочастотные значения h-параметров. Для определения h-параметры необходимо задать рабочую точку, например А (IбА, UкэА), в которой требуется найти параметры.
Параметры h11э и h12э находят по входной характеристики.
Определим h11э для заданной рабочей точки А (IбА, UкэА) для схемы ОЭ. На входной характеристике находим точку А, соответствующую заданной рабочей точке (рис.1.8). Выбираем вблизи рабочей точки А две вспомогательные точки А1 и А2 (приблизительно на одинаковом расстоянии), определим по ними dUбэ и dIб и рассчитаем входное дифференциальное сопротивление, по формуле:
h11э=(dUбэ /dIб)|Uкэ=const.
Приращения dUбэ и dIб выбирают так, чтобы не выходить за пределы линейного участка, их можно примерно принять за (10-20)% от значений рабочей точки.
Графическое определение параметра h12э = dUбэ /dUкэ затруднено, так как семейство входных характеристик при различных dUкэ>0 практически 
сливается в одну (рис.1.8.).
|
Параметры h22э и h21э определяются из семейства выходных характеристик транзистора Iк=f (Uкэ) (рис.1.9).
Параметр h21э= (dIк /dIб) |Uкэ=const находится в заданной рабочей точке А (IбА, UкэА). Для нахождения приращений выбирают две вспомогательные точки А1 и А2 вблизи рабочей точки А при постоянном Uкэ =Uкэ0. Приращение тока базы dIб следует брать, как dIб=Iб2 – Iб1, где Iб2 и Iб1 определены как токи базы в точках А2 и А1. Этому приращению dIб соответствует приращение коллекторного тока dIк = Iк2 – Iк1, где Iк2 и Iк1.определены в точках точках А2 и А1. Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы рассчитаем по формуле h21э= (dIк /dIб))|Uкэ=const.
Параметр h22э=(dIк/dUкэ)│Iб=const определяется по наклону выходной характеристики (рис.1.9) в заданной рабочей точке А (IбА, UкэА), при постоянном токе базы Iб. Для нахождения приращений выбирают две вспомогательные точки точки А*1 и А*2. Для этих точек определяют dU*кэ|Iб = const =Uк2 – Uк1 – приращение коллекторного напряжения, и приращение коллекторного тока dI*к= I*к2 – I*к1. При этом из семейства выходных характеристик следует выбирать ту характеристику, которая снята при выбранном значение тока базы Iб=IбА.
Если рабочая точка не совпадает ни с одной траекторией приведенной на графике, то такую траекторию надо провести самостоятельно, между и по аналогии с соседними значения тока базы которых известно, и присвоить ей свое значение тока базы равное IбА.
