Характеристики и параметры БТ в режиме малых сигналов

Для исследования свойств транзистора приложим входное напряжение и

изме­рим выходной ток как функцию выходного напряжения . Путем ступенчатого повышения входного напряжения получим семейство выходных характеристик (рис.2.4).

 

 

 

Особенностью транзистора является тот факт, что коллекторный ток мало изменяется после достижения определенного значения. Напряжение, при котором характеристика имеет изгиб, называется напряжением насыщения.

Другой особенностью является то, что малого изменения входного напряжения оказывается достаточно для того, чтобы вызвать относительно большоеизменение коллекторного тока. Это видно на передаточной характеристике, изображенной на

рис 2.3, которая представляет собой зависимость от : при этом варьи­руется как параметр. Известно, что передаточная характеристика транзистора, как и диода, имеет вид экспоненциальной функции. Однако в отличие от формулы (1.1) поправочный коэффициент т в этом случае с большой точностью равен единице. Тогда

, (2.1)

так что больше обратного тока .

Часто транзистор можно рассматри­вать как линейный усилитель. Это справед­ливо в рабочей точке , , в окрестно­сти которой осуществляется управление малым сигналом. При расчете схем харак­теристика заменяется касательной в рабо­чей точке. Увеличение тангенса угла накло­на касательной означает увеличение диф­ференциального параметра (параметра малого сигнала).

Изменение коллекторного тока в за­висимости от характеризуется

крутиз­ной S:

.

Эту величину можно рассчитать, используя выражение (2.1):

. (2.2)

Таким образом, крутизна пропорциональ­на коллекторному току и не зависит от ин­дивидуальных свойств каждого транзисто­ра. Поэтому для ее определения не тре­буется измерений.

Зависимость коллекторного тока от на­пряжения коллектор-эмиттер характери­зуется дифференциальным выходным сопротивлением

.

 

Из рисунка 2.4видно, что с увеличением кол­лекторного тока это сопротивление уменьшается, так как наклон характеристики увеличивается. С высокой точностью сопротивление обратно пропорционально т.е.

.

Коэффициент пропорциональности на­зывается напряжением Эрли. Его можно определить, измерив . Тогда несложно рассчитать выходное сопротивление для любого коллекторного тока. Типовое значение находится в пределах 80-200 В для п-р-n -транзисторов и 40-150 В для p-n-p -транзисторов.

В отличие от электронной лампы вход­ной ток транзистора не равен нулю. Для описания входной цепи транзистора как нагрузки, соединенной с входным источни­ком напряжения, вводят дифференциальное входное сопротивление

.

Его можно определить по входной харак­теристике , приведенной на рис. 2.5.

Эта характеристика, как и переда­точная характеристика (рис. 2.3), описы­ваете экспоненциальной функцией. Таким образом, коллекторный ток пропорциона­лен базовому току. Коэффициент пропорциональности называют коэффи­циентом статического усиления по току. Однако пропорциональность имеет место только в ограниченной области тока, так как В зависит от .Эта зависимость пока­зана на рис. 2.6. Дифференциальный коэф­фициент усиления по току в рабочей точке определяется выражением

.

Зависимость этой величины от тоже представлена на рис. 2.6.

 

У мощных тран­зисторов максимум коэффициента усиле­ния соответствует диапазону токов, изме­ряемых в амперах, а абсолютное его значение значительно ниже,

 

чем у мало­мощных транзисторов. Зная β и крутизну, можно рассчитать входное сопротивление

.

В координатах рис. 2.5 можно изобра­зить семейство кривых с в качестве па­раметра. Однако зависимость от так незначительна, что кривые практически совпадают. При малых сигналах эта зави­симость характеризуется коэффициентом обратной передачи по напряжению и обратной крутизной:

,

при .

При малых коллекторных токах коэффи­циент обратной передачи по напряжению положителен, при больших - отрицателен. Абсолютное значение его не превышает . Поэтому влиянием обратной переда­чи практически можно пренебречь. При

высоких частотах обратную передачу все же приходится учитывать. Ее же следует принимать во внимание при рассмотрении влияния емкости коллектор-база.