Малосигнальные и собственные параметры транзисторов

В настоящее время получил распространение метод расчета параметров транзистора при замене его линейным четырехполюсником, но транзистор нелинейный элемент. Поэтому замена его линейным четырехполюсником (рис. 6.25) справедлива лишь для области малых сигналов, когда участки характеристик, связывающих напряжение и токи, малы и их нелинейностью можно пренебречь. Режимом малого сигнала называется такой режим, при котором изменение входного сигнала на 50% вызывает изменение выходного сигнала не более, чем на 10% от его предыдущего значения.

Рис. 6.25. Схема четырехполюсника

Для транзистора как четырехполюсника, в качестве независимых переменных обычно принимают приращение DI₁ и DU₂, а приращение DU₁ и DI₂ выражают через h-параметры транзистора:

DU₁ = h₁₁ × DI₁+h₁₂ × DU₂,

DI₂ = h₂₁ × DI₁ + h₂₂ × DU₂.

Значение h-параметров, в пределах линейных частей характеристик, соответствует частным производным при равенстве нулю второго слагаемого в правой части уравнения.

h₁₁ – входное сопротивление транзистора при короткозамкнутой выходной цепи

(6.9)

h₁₂ – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутой входной цепи

(6.10)

h₂₁ – коэффициент усиления по току при короткозамкнутой выходной цепи

(6.11)

h₂₂ – выходная проводимость при разомкнутой входной цепи

(6.12)

Для определения h-параметров, на входе осуществляют режим холостого хода, а на выходе – режим короткого замыкания по переменной составляющей тока или напряжения. Это должно быть, сделано так, чтобы изменение режима работы транзистора по переменной составляющей не отражалось на выбранном и установленном его режиме по постоянной составляющей. Для создания режима короткого замыкания по переменной составляющей между двумя выходными электродами включают конденсатор большой емкости, а для режима холостого хода включают реактор с большой индуктивностью или параллельный колебательный контур.

Рис. 6.26. Схема для измерения h-параметров

h-параметры зависят от выбранной рабочей точки, температуры и схемы включения транзистора по переменному току.

Транзистор можно описать и другими параметрами: если в качестве независимых переменных принять I₁ и I₂, а зависимых U₁ и U₂, то это схема z- параметров (z – полное сопротивление); если в качестве независимыми переменными принимаются U₁ и U₂, а в качестве зависимых – I₁ и I₂, то это система y-параметров. Системы z- и y-параметров применяются редко, вследствие затруднений, связанных с измерением этих параметров.

Если нельзя заменить нелинейную характеристику линейной, то, в области сильных сигналов, транзистор описывает собственные параметры, которые определяются по статическим ВАХ. Но значения собственных параметров пригодны для расчетов в диапазоне низких частот, где эти параметры являются активными и не зависят от частоты.