Электроника в вопросах и ответах

Рис. 4.6.Представление транзистора в виде четырехполюсника

При использовании эквивалентной схемы в виде четырехполюсника обычно транзистор рассматривается как линейный элемент. В принципе это допущение справедливо только при работе с малыми сигналами. Отсюда параметры транзистора называются малосигнальными. Транзистор как четырехполюсник можно описать с помощью только четырех параметров, значение которых зависит от рабочей точки и частоты. В общем значения этих параметров можно найти в справочниках либо измерить более простым способом, чем в случае измерения сопротивлений, входящих в состав физической модели транзистора.

Существует несколько типов четырехполюсников, отличающихся рассмотрением при различных условиях на входе и выходе, а именно в режимах короткого замыкания или холостого хода и принятии различных независимых переменных. Наибольшее практическое применение нашли четырехполюсники типа h и четырехполюсники типа у.

Что такое четырехполюсник типа h ?

Это четырехполюсник, параметры которого определяются при условиях короткого замыкания на входе и холостого хода на выходе.

Эти условия наиболее приближенны к реальным условиям работы транзистора в наиболее часто встречаемых схемах с биполярными транзисторами. Ведь биполярный транзистор в типовой схеме имеет относительно малое входное сопротивление и относительно большое выходное.

Основные зависимости четырехполюсника типа h можно получить путем замены его равноценной схемой замещения. В общем случае эквивалентная схема может иметь вид, изображенный на рис. 4.7, а; это схема с двумя источниками напряжения, причем очевидно, что e₂ определяющее выходное напряжение, зависит от u₁. Затем можно выполнить преобразования, вводя вместо источника напряжение е₂ источник тока i'₂ (рис. 4.7, б). При коротком замыкании выходной цепи (u₂ = 0) будет протекать ток, линейно зависящий (линейный четырехполюсник!) от тока i₁; если обозначим коэффициент пропорциональности через h₂₁, то получим i'₂ = h₂₁i₁. При размыкании входной цепи (i₁ = 0) имеем во входной цепи напряжение e₁, линейно зависящее от напряжения u₂. Обозначая коэффициент пропорциональности через h₁₂, получаем к₁ = h₁₂u₂. После введения дополнительных обозначений получим окончательную эквивалентную схему, представленную на рис. 4.7, в. На основании этого можем записать два уравнения четырехполюсника:

u₁ = h₁₁i₁ + h₁₂u₂;

i₂ = h₂₁i₁ + h₂₂u₂

в которых в качестве независимых переменных действуют входной ток i₁ и выходное напряжение u₂, т. е. смешанные, гибридные параметры или сокращенно h-параметры. Параметры четырехполюсника типа h достаточно легко определяются простыми методами измерений.

Выбор переменных i₁ и u₂ в качестве независимых переменных можно обосновать на примере усилителя рис. 4.3, а. Ток i₁ соответствует току базы, и он действительно является независимой переменной, управляющей диодом эмиттер — база в проводящем направлении. Напряжение u₁ = u_б является зависимой переменной в основном от t_б. Ток i₂ (= i_к) является регулируемым током, т. е. зависимым. Другой независимой переменной может быть только u₂ (= u_к); диод коллектор — база, смещенный в обратном направлении, должен управляться напряжением.

Рис. 4.7.Эквивалентная схема транзистора четырехполюсника:

_{а — с двумя источниками напряжения; б — с источником напряжения во входной цепи и источником тока в выходной цепи; в — с h-параметрами}

Каков смысл величины и обозначения параметров тока h ?

Как уже пояснялось выше, параметры типа h определяются для режима короткого замыкания (к. з.) на входе либо холостого хода (х. х.) на выходе. Смысл этих параметров и функций:

— входное сопротивление при к.з. на выходе,

т. е. входное сопротивление, измеренное при к.з. на выходе (u₂ = 0); h₁₁ отражает входное сопротивление и выражается в омах. Значение h₁₁ для низкочастотного транзистора может составить, например, 5 кОм.

— коэффициент обратной связи по напряжению при х.х.,

т. е. коэффициент, измеренный при х. х. на входе (i₁ = 0); h₁₂ выражается безразмерным числом. Значение h₁₂ для низкочастотного транзистора в схеме ОЭ может составлять, к примеру, 2·10^-4.

 — коэффициент передачи тока при к.з., измеряемый при к. з. на выходе (u₂ = 0); h₂₁ представляется безразмерным числом. Значение h₂₁ для низкочастотного транзистора в схеме ОЭ может составлять, например, 300.

 — входная проводимость при х.х., измеренная при х. х. на входе (i₁ = 0); h₂₂ имеет размерность проводимости и выражается в сименсах. Значение h₂₂ для транзистора в схеме ОЭ может составлять, например, 30 Cм.