гри фиксированных значениях тока /g (рис. 10-18) или напряжения t/g. э базы (рис. 10-19).

.-<.б

-Uk.6

О

Рис. 10-16. Семейство выходных статических характеристик плоскостного транзистора в схеме с общей базой при параметре -ток эмиттера.

Рис. 10-17. Семейство выходных статических характеристик плоскостного транзистора в схеме с общей базой при параметре-напряжение, эмиттера.

Ig больше

rg=o

К.Э

-и^ д бомьиш

иб.э=0

-Uh.

Рис. 10-18. Семейство выходных статических характеристик плоскостного транзистора в схеме с общим эмиттером при параметре - ток базы.

О

Рис. 10-19. Семейство выходных статических характеристик плоскостного транзистора в схеме с общим эмиттером при параметре- напряжение базы.

Характеристики прямой передачи или усиления

транзистора в схеме с общей базой показывают зависимость тока коллектора /к от тока эмиттера /д (рис. 10-20) или

Рис. 10-20. Семейство статических характеристик усиления транзистора по току в схеме с общей базой.

Рис. 10-21. Семейство статических характеристик усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером.

напряжения эмиттера относительно базы U. g при фиксированных значениях напряжения на коллекторе i/к.б-

Аналогичные характеристики для схемы с общим эмиттером показывают зависимость тока коллектора /к от тока базы /б (рис. 10-21) или напряжения базы относительно эмиттера i/g. э.

Характеристики обратной передачи или обратной связи транзистора в схеме с общей базой показывают зависимость напряжения эмиттера относительно базы t/g. б от напряжения на коллекторе t/, g при фиксированных значениях тока эмиттера /д (рис. 10-22).

Аналогичные характеристики для схемы с общим эмиттером показывают зависимость напряжения базы относительно эмиттера t/g.s от напряжения на коллекторе t/jj. э при фиксированных токах базы /g.

На рис. 10-14-10-22 представлены семейства перечисленных статических характеристик плоскостных тран-.зисторов р-п-р-типа. Характеристики плоскостных тран-

Рнс. 10-22. Семейство статических характеристик обратной передачи транзистора по напряжению в схеме с обшей базой.

Is больше

-и^.6

зисторов п-р-п-типа аналогичны. Во полярности всех напряжений и направления токов обратные. Статические характеристики точечных транзисторов, существенно отличаются по форме от характеристик, njocKocTHbix транзисторов.

Малосигнальные параметры четырехполюсника, эквивалентного транзистору

Если к транзистору подведено питание и этим задана определенная рабочая точка на его характеристиках, то при наложении на питающие токи малых переменных сигналов транзистор ведет себя в отношении этих сигналов как линейный элемент электрической цепи. На этом основано применение к транзистору методов теории линейных четырехполюсников, которые, таким образом, справедливы лишь при условии работы

транзистора при доста- У, ,--,-\h

точно малых уровнях сиг-. налов.

Транзистор представляется приэтом(рис. 10-23) как активный линейный четырехполюсник с ко-роткозамкнутой стороной (один провод общий для входной и выходной пар полюсов).

Напряжения и токи малых сигналов i/j, t/2, l\, 12. действующие во внешних цепях такого четырехполюсника, можно связать между собой различными системами уравнений. Наиболее употребительны следующие три системы:

i = Zii/i + 212/2;

I 2 ~ 2:21/1 Ь Zi, Il= yiiVi+ yi2U2,

2 = yziiJi + Угг^г, ( t/i = ftii/j + Ai2l2: .

\ /2 = Agl/l + h22V2.

Коэффициенты этих систем уравнений (г;,-, t/ji, hfi) отражают свойства данного четырехполюсника и образуют три системы малосигнальных параметров: параметры-сопротивления (г-параметры), параметры-проводимости ((/-параметры) и смешанные или гибридные параметры (л-параметры) в соответствии с их размерностями.

Рнс. 10-23. Представление транзистора в виде четырехполюсника.

При определении смысла этих параметров важными являются понятия о режимах холостого хода и короткого замыкания для переменных составляющих токов и напряжений.

Режимом холостого хода (х. х.) транзистора по входной нли выходной цепи называется такой режим его работы, при котором в данной цепи отсутствует переменная составляющая тока, т. е. в цепи поддерживается постоянный ток, независящий от изменения токов или напряжений в других цепях. На практике это достигается введением в данную цепь большого сопротивления илн большой индуктивности (холостой ход по переменному току).

В режиме холостого хода какой-либо цепи ток малого сигнала в этой цепи (7j нли /г) равен нулю.

В режиме короткого замыкания (к. з.), напротив, отсутствует переменная составляющая напряжения, т. е. поддерживается постоянное напряжение между соответствующими зажимами транзистора, что обычно достигается присоединением к ним источника питания с малым внутренним сопротивлением или блокированием этих зажимов конденсатором достаточной емкости (Аороткое замыкание по переменному току). При этом напряжение малого сигнала на данных зажимах (l/i или t/g) равно нулю.

Параметры гц, (/ц и ftjj характеризуют входное сопротивление транзистора при том или ином режиме выходной цепи:

= -j При /а = О (х. X. выходной цепи); t/ii = при l/a = о (к. 3. выходной цепи);

= при Ui - О (к. 3. выходной цепи).

Параметры Zjs, (/js и Ajg характеризуют присущую транзистору внутреннюю обратную связь:

Zjg = --- при /j = О (х. X. входной цепи); = при 61 = О (к. 3. входной цепи);

= при /i = о (х. X. входной цепи).

Параметры zi, t/zi и si характеризуют усилительные свойства транзистора:

Zgi = при /а = О (х. X. выходной цепи); 1

=при 1/2=0 (к. 3. выходной цепи); -1

ftai = -т^ при U2 - О (к. 3. выходной цепи). 1

Наконец, параметры Z22, У22 и йаг характеризуют выходное сопротивление транзистора:

Zga = при /1=0 (х. X. входной цепи);

У£2 = 4т- при Ui = 0 (к. 3. входной цепи); U2

h=4f- при /i = О (х. X. входной цепи); -с/в

Четыре параметра каждой системы полностью описывают свойства транзистора в данном режиме, и при необходимости всегда может быть осуществлен однозначный переход от одной системы параметров к другой по следующим соотношениям:

У11У22-У12У21

Йцйог - hiJl2i

Zia =

Z£l = -

У21 feei.

У11 =

УпУ22 -У12УП

Уп 1

iife -(/laJ/ai /zgs

У12 =

Уг1 = -

ц^аа - 1221

21 .

и 12 У12 . 12 ------ ,

22 УИ

и - 21 У21 .

22 11

1 г/11!/2г

- /l2j/21

Z-, у- и ft-параметры принимают различные значения при изменении рабочей точки транзистора. Значения их для одного и того же транзистора зависят также от того, какой электрод использован в качестве общего. В связи с этим различают, например, й-параметры для схемы- с об- щим эмиттером, /г-параметры для схемы с общей базой и т. д.

Если известны четыре параметра одной системы для. одной схемы включения транзистора, то всегда можно определить параметры этого транзистора в другой схеме включения.

Приближенные формулы перехода для наиболее распространенной системы параметров - /г-параметров - имеют следующий вид:

А|2 =

21

1 + 4

Г2=1;

1 + 4

1 + 4

= 12-

В этих формулах буквы б, э и к возле символов /г-пара-метров обозначают, к какой схеме включения транзистора OTHOtHTCfl данный параметр (с общей базой, общим эмиттером или общим коллектором) i.

Все четырехполюсниковые параметры при достаточно низких частотах сигнала выражаются вещественными числами, причем вместо букв zvi. у часто применяют буквы г и g соответственно. По мере же повышения частот между напряжениями и токами, действующими в цепях транзистора, возникают фазовые сдвиги и четырехполюсниковые параметры становятся комплексными величинами, зависящими от частоты сигнала.

При этом каждый параметр распадается на вещественную (активную) и мнимую (реактивную) составляющие, например:

Уп = gii + Ргг,

гц = Гц + \x-a .

Наиболее употребительной для области высоких частот является система -параметров, которые легче измеряются на высоких частотах. Реактивную составляющую каждого /-параметра обычно представляют в форме емкостной проводимости, например 6ц = (оСц, причем каждый {/-параметр записывается в форме

Й1 = gii + / вСи; Й2 = ё12+ /шСи и т. д., где (О - угловая частота.

В области высоких частот (которая в зависимости от типа транзистора начинается с частот 1 кгц-1 Mei и активная и реактивная составляющие зависят от частоты.

Полезные соотношения между четырехполюсникрвыми параметрами транзистора:

А\ - 4l 22 = 22 ~ 22-

!П=УП 22=12; Уп = У22

4 = - :

Последняя формула, в которой параметры, даны без индексов схемы включения, справедлива для любой схемы при условии, что все входящие в нее параметры относятся к одной и той же схеме включения.

Использование четырехполюсниковых параметров позволяет рассчитывать некоторые схемы с транзисторами при помощи хорошо развитого математического аппарата теории линейных четырехполюсников, ие обращая серьезного внимания на физические процессы, управляющие работой транзистора.

Эквивалентные схемы транзисторов

Для более наглядного представления электрических свойств транзистора и для расчета схем с транзисторами обычными методами находят широкое применение разнообразные эквивалентные схемы. Все эквивалентные схемы транзисторов можно разделить на две группы: схемы заме, щения четырехполюсника, носящие формальный характер, и естественные эквивалентные схемы транзисторов, моделирующие происходящие в них физические процессы.

Структурные элементы схем замещения ие отражают определенных физических свойств и процессов, происходящих в транзисторе. Такие схемы наиболее просты и содержат обычно лишь четыре элемента, но эти элементы оказываются частотно- зависимыми, и требуется знание их значений на рабочей частоте рассчитываемого каскада.

Естественные эквивалентные схемы содержат шесть-семь и более элементов, но каждый из них отражает определенные стороны физических процессов в транзисторе, что позволяет предвидеть закономерные изменения свойств транзистора при различных рабочих режимах. Кроме того, значения элементов естественных схем, как правило, не зависят от частоты.

Схемы замещения представляют собой эквивалентные схемы, построенные так, чтобы они соответствовали при-

/г J=0

гг

Ф

Угг

Л

Рнс. Ш-24. Эквивалентные схемы транзистора, вытекающие из уравнений четырехполюсника.

6

а - в z-параметрах;

-параметрах; в - в й-параметрах.

* Наряду с индексами б, э, к часто пользуются штрихами, причем параметры схемы с общей базой записывают без штрихов (Aji, Ajj, {(ц^и т.д.), схемы с общим эмиттером - с одним штрихом (ftj[, Л|2, н т. д.), а схемы с общим коллектором.-

с двумя штрихами (ftj, л', j/jj и т.д.).

веденным выше уравнениям четырехполюсника. Это схемы для г-, (/- и /г-параметров (рис. 10-24). Каждая из них включает в себя по два сопротивления или проводимости и по два генератора напряжения или тока. Элементы этих схем представляют собой соответствующие системы параметров четырехполюсника. Различные способы включения транзистора (с общей базой, с общим эмиттером или с общим коллектором) отображаются на таких схемах изменением величин их элементов, тогда как вид схе14ы и точки ее, служащие входом и выходом, не изменяются.