Система h-параметров (смешанные или гибридные параметры)

2.6.1. Система h-параметров (смешанные или гибридные параметры)

Система h-параметров - это система низкочастотных малосигнальных параметров. Для анализа этой системы параметров транзистор рекомендуется представлять в виде активного четырехполюсника (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Транзистор в виде активного четырехполюсника

Чтобы исключить взаимное влияние цепей активного четырехполюсника, h-параметры измеряются в двух режимах:

а) режим холостого хода (Х.Х.) со стороны входа (на входе включается большая индуктивность);

б) режим короткого замыкания (К.З.) со стороны выхода (на выходе включается конденсатор большой емкости, при этом путь тока по постоянной составляющей сохраняется, а по переменной получается режим короткого замыкания.

Физическая сущность h - параметров:

1) h₁₁- сопротивление транзистора на входных зажимах по переменной

 составляющей тока, Ом, определяется в режиме К.З. со стороны выхода;

 (при U₂ = const);  (2.16)

2) h₂₂ - проводимость транзистора на выходных зажимах транзистора,
Сим (определяется в режиме Х.Х. со стороны входа)

(при I₁= const). (2.17)

На практике удобнее пользоваться выражением 1/h₂₂;

3) h₂₁ - статический коэффициент передачи тока со входа на выход, определяется в режиме К.З. со стороны выхода

(h_21об » a; h_21оэ » b); (при U₂ = const); (2.18)

4) h₁₂ - коэффициент внутренней обратной связи, показывает какая
часть выходного напряжения через элемент внутренней связи попадает на

вход (определяется в режиме Х,Х, со стороны входа):

 (при I₁= const). (2.19)

Система h-параметров называется смешанной, или гибридной, потому что параметры имеют разные размерности.

Схема замещения транзистора в системе h-параметров представлена
на рис. 2.9.

В схеме замещения (рис. 2.9) отражены:

а) активные свойства транзистора (с помощью генератора тока h₂₁I₁);

б) внутренняя обратная связь по напряжению в транзисторе (с помощью генератора напряжения на входе h₁₂U₂);

в) наличие входного сопротивления и выходной проводимости транзистора (h₁₁ и h₂₂  соответственно).

Рис. 2.9. Схема замещения транзистора через систему h-параметров

2.7. Температурные и частотные свойства

биполярного транзистора

Различают три основные причины зависимости коллекторного тока от температуры:

1) зависимость тока неосновных носителей I_кбо  от температуры (этот ток удваивается при изменении температуры на каждые 10 ^оС у германиевых транзисторов и на каждые 7 ^оС у кремниевых;

2) напряжение эмиттер-база с увеличением температуры уменьшается (примерная скорость этого уменьшения DU_бэ / DТ » - 2,5 мВ/^оС);

3) коэффициент передачи тока базы b (h₂₁) с повышением температуры увеличивается.

Самое ощутимое влияние на работу транзистора при повышении температуры оказывает ток I_кбо. За счет этого тока может произойти тепловой пробой коллекторного перехода.

Температурные свойства транзистора в схеме с ОБ лучше, чем в схеме с ОЭ. Например, если при температуре 20 ^оС германиевый транзистор имел коэффициент передачи тока эмиттера h₂₁ = 50, ток коллектора I_к = 100 мА, ток неосновных носителей I_кбо = 10 мкА, то при изменении температуры с 20 ^оС до 70 ^оС у германиевого транзистора в схеме с ОБ произойдет увеличение тока I_кбо в 32 раза (1.5), то есть ток I_кбо станет равен 320 мкА, а ток коллектора
I_к = 100,32 мА. Такое незначительное увеличение тока коллектора при изменении температуры на +50 ^оС практически не нарушит работу транзистора.

В схеме на транзисторе с ОЭ картина иная, так как сквозной ток через коллекторный и эмиттерный переходы I_кэо будет примерно в b раз больше тока I_кбо, то есть у того же транзистора, что использовался в схеме с ОБ, при изменении температуры на те же +50 ^оС произойдет увеличение тока неосновных носителей I_кэо до 16 мА, а коллекторного тока со 100 мА до
116 мА. Такое изменение тока коллектора основательно повлияет на режим транзистора и на его основные характеристики.

С повышением частоты усилительные свойства транзистора ухудшаются по двум причинам:

1) влияние диффузионной и барьерной емкостей эмиттерного и коллек-

торного переходов;

2) появление фазового сдвига между переменными составляющими тока эмиттера и коллектора. Период подводимых колебаний становится соизмеримым со временем пролета носителей, в базе происходит накопление объемного заряда, за счет которого затруднена инжекция носителей в базу из эмиттера, так как на рассасывание заряда требуется определенное время. Коэффициент передачи тока эмиттера уменьшается и становится комплексной величиной.

Для характеристики частотных свойств транзистора вводятся параметры:

предельная частота транзистора f_пр - это такая частота, на которой статический коэффициент передачи тока эмиттера a уменьшается в Ö2 раз по сравнению с «a», измеренном на частоте 1000Гц;

граничная частота транзистора f_гр - это такая частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы становится равным единице. На любой частоте в диапазоне 0,1f_гр < f < f_гр модуль коэффициента передачи тока базы изменяется в два раза при изменении частоты в два раза;

максимальная частота генерации - наибольшая частота, при которой транзистор способен работать в схеме автогенератора при оптимальной обратной связи. Приближенно эта частота соответствует выражению

где f_гр - граничная частота в МГц; t_к = r^’_бС_к - постоянная времени цепи обратной связи, определяющая устойчивость усилительного каскада к самовозбуждению; r^’_б - распределенное омическое сопротивление базовой области; С_к - емкость коллекторного перехода.

2.8.     БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ

2.8.1. Общие сведения

Рабочим режимом транзистора принято называть его работу под нагрузкой. Функциональная схема усилителя в общем виде представлена на

рис. 2.9.

Рис. 2.9. Функциональная схема электронного усилителя

В усилителях, эквивалентная схема которого представлена на рис. 2.9, источник управляющей энергии называется источником сигнала, а цепь
усилителя, в которую поступают его электрические колебания, - входом.

Устройство, к которому подводят усиленные колебания, называется нагрузкой, а цепь усилителя, к которой подключают эту нагрузку, - выходом. Устройство, от которого усилитель получает энергию, преобразуемую им в усиленные электрические колебания, называют источником питания (обычно используют источник постоянного напряжения, а исключение составляют параметрические усилители).

Похожие работы

Преподавание социологической теории в Санкт-Петербургском государственном университете

Скачать

25366

1

0

кую и дидактическую функции с учетом ситуации в российской социологии. Направления фундаментального уровня различаются и систематизируются в концепции преподавания социологической теории на основе их существенной связи с различными решениями важнейших философских, теоретико-познавательных и мировоззренческих проблем, сформулированных в истории европейской социальной мысли относительно природы ...

Теория игр

Скачать

24554

3

7

... смешанными стратегиями игроков 1 и 2 называются такие наборы хо, уо соответственно, которые удовлетворяют равенству  Е (А, х, y) = Е (А, х, y) = Е (А, хо, уо). Величина Е (А, хо ,уо) называется при этом ценой игры и обозначается через u. Имеется и другое определение оптимальных смешанных стратегий: хо, уо называются оптимальными смешанными стратегиями соответственно игроков 1 и 2, если они ...

Теория вероятности и математическая статистика

Скачать

59066

6

49

... Доказать: По определению второй смешанной производной. Найдем по двумерной плотности одномерные плотности случайных величин X и Y. Т.к. полученное равенство верно для всех х, то подинтегральные выражение аналогично В математической теории вероятности вводится как базовая формула (1) ибо предлагается, что плотность вероятности как аналитическая функция может не существовать. Но т.к. в нашем ...

Роль теории дифференциальных уравнений в современной математике и ее приложениях

Скачать

32343

0

0

... была построена теория вложения функциональных пространств, которые в настоящее время носят название пространств Соболева. А.Н. Тихоновым была построена теория некорректных задач. Выдающийся вклад в современную теорию дифференциальных уравнений внесли российские математики Н.Н. Боголюбов, А.Н. Колмогоров, И.Г. Петровский, Л.С. Понтрягин, С.Л. Соболев, А.Н. Тихонов и другие. Влияние на развитие ...