Исследование характеристик биполярных транзисторов.

Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя электродами, который служит для усиления или переключения сигналов. По принципу действия различают биполярные и полевые транзисторы. В биполярном используются заряды обеих полярностей, а в полевом – только одной полярности.

При подключении транзистора один из электродов относится к входной цепи, другой – к выходной, а третий общий, относительно входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод общий, получают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Для полного описания транзистора требуется два семейства статических характеристик – входные и выходные. Статической характеристикой принято называть связь постоянных значений напряжений и токов на внешних зажимах (электродах) полупроводникового элемента.

Рассмотрим схему включения транзистора с ОЭ. Для переменных сигналов с малой амплитудой связь между входными (Uбэ, Iб) и выходными (Uкэ, Iк) напряжениями и токами транзистора, как активного линейного четырехполюсника, описывается в виде системы уравнений с h-параметрами:

U_бэ = h₁₁ I_б + h₁₂ U_кэ; I_к = h₂₁ I_б + h₂₂ U_кэ. (1)

Значения h-параметров транзистора, зависящих от схемы его включения, можно определить построением характеристических треугольников в данной рабочей точке на статических входных и выходных характеристиках транзистора. По семейству выходных характеристик транзистора для схемы ОЭ определяются параметры h22эи h21э. Гипотенуза треугольников АВС и АВ'С' (рис. 1, а) является касательной к выходной характеристике в точке А.

Выходная проводимость

h22э= DIк2/ D Uкэ= (C'B' + CB)/ BB' при Iб= const, (2)

коэффициент усиления тока

h21э= b = DIк1/DIб= AF / (Iб3– Iб2) при Uкэ= const. (3)

Рис. 1. Характеристики биполярного транзистора

По входным характеристикам транзистора для схемы с ОЭ (рис. 1, б) определяем параметры h11эи h12э. Для этого точку А перенесем на входную характеристику и построим характеристический треугольник ADE (DE – касательная к входной характеристике).

Входное сопротивление

h11э=DUбэ/ DIб= AЕ / DA при Uкэ= const. (4)

Коэффициент обратной связи по напряжению

h12э= DUбэ/DUкэ= AE / (Uкэ2– Uкэ1)при Iб= const. (5)