Транзистор як лінійний чотириполюсник

Попередня ↔ Наступна

Транзистор є електропреобразовательних приладом, фізичні процеси в якому використовуються для перетворення енергії зовнішніх джерел постійної напруги в енергію перетворюється сигналу. Токи і напруги в транзисторі в загальному випадку пов'язані нелінійними функціональними залежностями, тому чотириполюсник, еквівалентний транзистору, слід розглядати як активний нелінійний чотириполюсник.

Однак для великого класу електронних схем, званих лінійними. струми і напруги складаються з порівняно великих постійних складових (I, U) і малих змінних складових (

I = I.

U = U). Змінні складові в цих схемах представляють основний інтерес. Прикладом таких схем є підсилювачі (див. «Робочий режим транзистора»). У межах малих змін напруги і струмів статичні характеристики транзистора приблизно є лінійними, тому функціональні залежності змінних складових також будуть лінійними. Для лінійних схем характерна робота транзистора в активному режимі.

Коли транзистор працює в лінійному режимі, для розрахунків зручніше користуватися не характеристиками, а параметрами. Параметри широко застосовуються на практиці також для контролю якості транзисторів.

Характеристичні параметри - величини, що дають зв'язок між малими змінами струмів і напруг в транзисторі. При введенні параметрів транзистор розглядають як чотириполюсник, на вході якого діє напряженіеU1 і ток I1. а на виході - напруга U2 і ток I2. Напрямок струмів I1 і I2 і напруг U1 і U2 еквівалентного чотириполюсника вибирають так, як показано на рис. 14.

При розгляді функціонального зв'язку між чотирма змінними можливі шість варіантів вибору незалежних і залежних змінних, як показано в таблиці.

Практичне застосування знаходять перші три варіанти. Відповідно до цього отримуємо три системи параметрів транзистора: система Z- параметрів, сістемаY- параметрів, сістемаH- параметрів.

Система z - параметрів

Якщо функціональна залежність між струмами і напругами транзистора задана у вигляді

, то отримаємо сістемуZ- параметрів. В цьому випадку:

; (4)

якщо збільшення

розглядати як малі змінні струми з комплексними амплітудами

, то збільшення

являють собою малі змінні напруги з комплексними амплітудами

і приватні похідні в рівняннях (4), (5) повинні бути замінені комплексними опорами. Позначимо іхсоответственно, тоді рівняння (4) і (5) можна записати в наступному вигляді:

Тут (і в подальшому) індекс 11 (читається «один - один») означає вхідний параметр (характеризує вхідний ланцюг), індекс 12 (читається «один - два») - параметр зворотного зв'язку, індекс 21 (читається «два - один») - параметр прямої передачі і індекс 22 (читається «два - два») - вихідний параметр.

З'ясуємо фізичний зміст цих параметрів.

або

- вхідний опір транзистора для розімкнутої вихідний ланцюга за змінним струмом.

або

- опір зворотного зв'язку транзистора при розімкнутої вхідного ланцюга за змінним струмом.

або

- опір прямої передачі транзистора при розімкнутої вихідний ланцюга за змінним струмом.

або

- вихідний опір при розімкнутому вхідного ланцюга за змінним струмом.

Щоб виміряти Z- параметри, необхідно здійснити режим холостого ходу за змінним струмом, для отримання якого в ланцюг (вхідні або вихідну) включають опір, значно більше, ніж відповідний опір чотириполюсника (вхідний або вихідний). При експериментальному визначенні параметрів транзистора необхідно забезпечити харчування його електродів постійною напругою або через дуже велику активний опір від досить високовольтного джерела живлення, або через індуктивні елементи.

Здійснення режиму холостого ходу в ланцюзі емітера (для схеми із загальною базою) або бази (для схеми із загальним емітером) при визначенні параметрів

не є складним, тому що вхідний опір по ці схемами включення мало, а при визначенні

створення режиму холостого ходу у вихідному колі (колекторної) ускладнене тим, що вихідний опір транзистора велике (в схемі із загальною базою досягає МОм). Отже, визначити експеріментальноZ- параметри транзистора важко.

Транзистор як лінійний чотириполюсник

Система z - параметрів

Схожі статті