Задача 2. «Расчёт h- параметров и характеристик транзистора»

Задание.

На выходной статистической характеристике биполярного транзистора, включенного по схеме ОЭ, определить рабочую область. Для электрических параметров режима работы транзистора, соответствующих центральной части этой области, рассчитать значения параметров h₁₁, h₂₁, h₂₂, а также схемы замещения транзистора.

 

Таблица 2.1. Исходные данные

Номер варианта	Тип транзистора	Номер варианта	Тип транзистора	Номер варианта	Тип транзистора
1 2 3 4 5 6 7 8	МП41 МП39 МП25 МП36А МП42А МП113 МП111 П-401	9 10 11 12 13 14 15 16	2Т382А 2Т3123А-2 2Т368А 2Т399А МП41 МП39 МП36А МП25	17 18 19 20 21 22 23 24	МП42А МП113 МП111 П-401 2Т382А 2Т3123А-2 2Т368А 2Т399А

 

Таблица 2.2. Предельные значения параметров транзисторов

Тип транзистора	UКЭ мах,В	IКмах,mA	PKмах,mВт
МП25 МП36А МП39 МП41 МП42А МП111 МП113 П-401 2Т368А 2Т382А 2Т399А 2Т3123А-2	15 15 15 15 30 20 20 10 16 10 16 10	20 40 40 40 40 8 18 7 18 18 18 45	100 150 150 150 250 50 100 20 80 80 80 120

 

 

Рисунок 2.1. Вольт-амперные характеристики транзисторов

 

Пример выполнения:

Область допустимых режимов на семействе выходных характеристик БТ, представленная на рис. 2.2 определяется его максимально допустимыми параметрами: постоянным током коллектора ; постоянным напряжением коллектор–эмиттер ; постоянной рассеиваемой мощностью коллектора .

Рисунок 2.2. Область допустимых значенией

 

Рабочая точка БТ для работы в малосигнальном усилителе выбирается обычно в центре области допустимых режимов работы БТ на линейных участках ВАХ, соответствующих активному режиму работы.

Для описания свойств транзистора по переменному току чаще всего используется система дифференциальных h–параметров, которая представляется следующими уравнениями:

dU₁ = h₁₁dI₁ + h₁₂dU₂;

dI₂ = h₂₁dI₁ + h₂₂dU₂.

Для определения дифференциальных параметров  и  в заданной рабочей точке А (, , ) на линейном участке семейства входных характеристик необходимо выполнить построения, как показано на рис. 2.3,а.

 

а                                    б

Рисунок 2.3. Входные и выходныехарактеристики транзистора

 

Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:

Входное сопротивление в режиме короткого замыкания (КЗ) на выходе

;

Коэффициент обратной связи по напряжению в режиме холостого хода (ХХ) по входу

.

 

Параметры  и определяются по семейству выходных характеристик. В окрестности точки А' (, , ), соответствующей точке А на семействе входных характеристик, выполняют построения как показано на рис. 2.2 б. Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:

Коэффициент передачи по току в режиме КЗ на выходе

;

Выходная проводимость в режиме ХХ по входу

.

Значения приращений входного  и выходного напряжения должны выбираться таким образом, чтобы вспомогательные точки на графиках находились на их линейных участках, как это показано на рис. 2.2.

Коэффициент обратной связи по напряжению  имеет очень малую величину (10^-4...10^-3), поэтому в справочных данных приводят семейство входных ВАХ состоящее из двух кривых: одну для  и одну для . Обычно для  или 10 В. Это обусловлено тем, что входные характеристики для . В практически накладываются друг на друга. Использование приведенных характеристик не позволяет точно рассчитать значение . Для вычисления величины коэффициента обратной связи по напряжению необходимо рассчитать параметры Т-образной эквивалентной схемы БТ.

Физическая Т-образная эквивалентная схема транзистора со структурой n-p-n, представленная на рис. 2.3, достаточно полно отражает свойства реального транзистора на низких частотах и используется при анализе транзисторных схем. Значения параметров эквивалентной схемы БТ могут быть найдены с использованием известных h-параметров

;

;

;

.

Рисунок 2.3. Схема замещения транзистора

 

С учетом вышесказанного в первую очередь вычисляется дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода , где  – тепловой потенциал, равный 26 мВ при Т=300 К;  – ток эмиттера БТ в рабочей точке (можно считать ). Затем определяются , β и находится коэффициент обратной связи по напряжению .

 

Рекомендуемая литература

Основная:

1. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций - СПб.: КОРОНА принт, Бином Пресс, 2018.

2. Майер Р.В. Основы электроники. – Издательство: ГППИ, 2011.

3. Янпурин Н.П. Электроника.-М.: Академия, 2011.

Дополнительная:

1. Марголин В.И.Физические основы микроэлектроники. – М.: Академия, 2008.

2. Савилов Г.В. Электротехника и электроника: курс лекций. – М.: Дашков и К⁰, 2009.

Требования к представлению и оформлению результатов самостоятельной работы: СРО должна выполняться в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с установленными на кафедре требованиями оформления.

Критерии оценивания:

1. Корректность используемого математического аппарата (формул);

2. Соответствие используемых единиц измерения рассчитываемым величинам;

3. Отсутствие математических ошибок.