Как рассчитать h параметры транзистора по графику

1.2. Методика графического определения h –параметров транзистора

Располагая вольт–амперными характеристиками транзистора, можно графическим путем определить низкочастотные значения h-параметров.

Параметры h_11э и h_12э находят по входной характеристики U_бэ =₁(I_б)|_Uкэ=const. Для определения h -параметров необходимо задать рабочую точку, например А₁ (I_бА, U_бэА) _U=const , в которой требуется найти параметры.

Определим входное сопротивление транзистора h_11э для заданной рабочей точки А₁ (I_б1 =d , ) при U_кэ=5B рис.8.3.

Рис.8.3. Входная характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

Вблизи рабочей точки А₁ выбираем вспомогательную точку А₂ с координатами по току I_б2 =c = d+I_б и по напряжения U_бэ2=b=a+U_бэ рис.8.3. Отсюда следует, что ΔI_б = cd, a U_бэ = ab_, тогда входное дифференциальное сопротивление h_11э, рассчитаем по формуле:

Приращения U_бэ и I_б выбирают так, чтобы не выходить за пределы линейного участка, их можно примерно принять за (10-20)% от значения U_бэ = а рабочей точки.

Графическое определение коэффициента обратной связи по напряжению

h_12э = U_бэ /U_кэI_б =const на входной характеристике (рис.8.3.) осуществляется по формуле

Рис.8.4. Выходная характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

Параметры коэффициента усиления транзистора по току h_21э и выходной проводимости h_22э определяются из семейства выходных характеристик транзистора I_к=₁ (U_кэ) (рис.8.4).

Приращение тока базы I_б следует брать, как I_б=I_б2 – I_б1=cd, где I_б2 и I_б1 определены как токи базы в точках А₂ и А₁. Этому приращению I_б соответствует приращение коллекторного тока I_к = I_к2 – I_к1=ef , где I_к2 и I_к1 определены в точках А₂ и А₁ рис. 8.4.

Параметр h_22э=(I_к/U_кэ)_Iб=const определяется по наклону выходной характеристики в заданной рабочей точке А₁ (I_бА, U_кэА), при постоянном токе базы I_б. Для нахождения приращений выбирают две вспомогательные точки, в примере они выбраны для напряжений 5В и 15В. Для этих точек определяют U_эк|_Iб=сonst=15B-5B – приращение коллекторного напряжения, и приращение коллекторного тока I_к = gf. При этом из семейства выходных характеристик следует выбирать ту характеристику, которая снята при выбранном значение тока базы I_б1 .

Если рабочая точка не совпадает ни с одной траекторией приведенной на графике, то такую траекторию надо провести самостоятельно, между и по аналогии с соседними значения тока базы которых известно, и присвоить ей свое значение тока базы равное I_бА .

2. Задания на теоретические расчеты

2.1. Ознакомьтесь со схемами включения биполярного транзистора, с методикой исследования и снятия статических вольт-амперных характеристик с ОЭ; с методикой графического определения h–параметров транзистора.

2.2. Рассчитайте по формуле (8.5) и постройте нагрузочную характеристику I_к= ₃ (U_кэ) биполярного транзистора для следующих исходных данных R_к=1кОм, 3кОм; Е_к=10B;

3. Задания на экспериментальное исследование и порядок их выполнения

Задание 1. Исследование статических вольтамперных характеристик (ВАХ) транзистора, включенного по схеме с ОЭ (с помощью амперметра-вольметра).

Рис.8.4. Схема измерения входной ВАХ биполярного транзистора, с помощью амперметра-вольтметра.

2.1. Снимите входную ВАХ – I_б=F(U_бэ)|_Uкэ=const для транзистора тип которого указан Вам преподавателем. Соберите схему (рис.8.4). Измерения проводите устанавливая значения I_б с помощью источника тока в мкА, при Uкэ=0 и +12В. При выполнении исследований следует учитывать, что параметры транзисторов могут существенно отличаться друг от друга, поэтому исходные данные тока I_б могут быть изменены студентом для того чтобы вид входной характеристики был примерно подобен графику представленному на рис. 8.3. Данные занесите в таблицу 8.1.

Расчет h-параметров биполярного транзистора по статическим характеристикам

Для определения h -параметров широко применяется графические методы с использованием входных и выходных статических вольтамперных характеристик транзистора. Рассмотрим его применение для случая включения транзистора по схеме с ОЭ.

Для схемы включения транзистора с ОЭ уравнения четырехполюсника в системе h — параметров на основе (5.26) можно записать в виде:

На основе (6.10) для h — параметров имеем:

Переходя от малых амплитуд переменных токов и напряжений в (6.7) к конечным приращениям, получим:

Таким образом, определяя приращения токов и напряжений около заданной точки на соответствующей характеристике транзистора на основе (6.8) можно рассчитать h-параметры.

На рисунке 6.5 показана методика определения и , используя семейство входных характеристик в схеме с ОЭ. Для определения выбираем в семействе

Рис.6.5. К определению и параметров биполярного транзистора.

входных характеристик характеристику при постоянном . На этом графике отметим заданную точку О, соответствующий току базы . Около этой точки отложим вдоль графика равные отрезки ОА и ОВ. Проектируя точки А и В на оси координат находим приращения напряжения и тока и рассчитываем по первой формуле (6.8): .

Для расчета проводим линию постоянного тока базы и определяем точки пересечения О и О ’ этой линии со входными характеристиками. Разность напряжений на коллекторе в этих точках определить напряжение приращения коллекторного напряжения: . Из точек пересечения О и О ’ опускаем вертикальные линии на ось напряжения и определяем приращение соответствующего напряжения базы . Затем рассчитываем на основе третьей формулы (6.8): .

Параметры и находят по семейству выходных характеристик (рис. 6.6). Для расчета на характеристике при заданном токе базы выбираем точку О, соответствующий тому же значению , что и на графике со входными характеристиками. От этой точки отложим вдоль графика равные отрезки ОА и ОВ. Аналогично проектируя точки А и В на оси координат находим приращения напряжения и тока и рассчитываем по четвертой формуле (6.8): .

Рис.6.6. К определению и параметров биполярного транзистора.

Для определения проведем вертикальную линию через точку О до пересечения в точке О ’ с графиком при . Для этих двух точек по графику рассчитаем приращения токов и и определим из второй формулы (6.8) : .

Методика графического определения H–параметров транзистора

Располагая вольт–амперными характеристиками транзистора, можно графическим путем определить низкочастотные значения h-параметров. Для определения h-параметров необходимо задать рабочую точку, например А (I_бА, U_кэА), в которой требуется найти параметры.

Параметры h_11э и h_12э находят по входной характеристики U_бэ =¦₁(I_б)|_Uкэ=const.

Определим h_11э для заданной рабочей точки А (I_бА, U_кэА). На входной характеристике находим точку А, соответствующую заданной рабочей точке (рис. 6). Выбираем вблизи рабочей точки А две вспомогательные точки А₁ и А₂ (приблизительно на одинаковом расстоянии), определим по ними DU_бэ и DI_б и рассчитаем входное дифференциальное сопротивление, по формуле:

Приращения DU_бэ и DI_б выбирают так, чтобы не выходить за пределы линейного участка, их можно примерно принять за (10-20)% от значений рабочей точки.

Графическое определение параметра h_12э = DU_бэ /DU_кэ затруднено, так как семейство входных характеристик при различных DU_кэ>0 практически сливается в одну (рис. 6.).

Параметры h_22э и h_21э определяются из семейства выходных характеристик транзистора I_к=¦₁ (U_кэ) (рис.7).

Параметр h_21э= (DI_к /DI_б) |_Uкэ=const находится в заданной рабочей точке А (I_бА, U_кэА). Для нахождения приращений выбирают две вспомогательные точки А₁ и А₂ вблизи рабочей точки А при постоянном U_кэ =U_кэ0. Приращение тока базы DI_б следует брать, как DI_б=I_б2 – I_б1, где I_б2 и I_б1 определены как токи базы в точках А₂ и А₁. Этому приращению DI_б соответствует приращение коллекторного тока DI_к = I_к2 – I_к1, где I_к2 и I_к1.определены в точках точках А₂ и А₁. Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы рассчитаем по формуле h_21э= (DI_к /DI_б))|_Uкэ=const.

Параметр h_22э=(DI_к/DU_кэ)½_Iб=const определяется по наклону выходной характеристики (рис. 7) в заданной рабочей точке А (I_бА, U_кэА), при постоянном токе базы I_б. Для нахождения приращений выбирают две вспомогательные точки точки А * ₁ и А * ₂. Для этих точек определяют DU * _кэ|_{Iб = IбА} =U_к2 – U_к1 – приращение коллекторного напряжения, и приращение коллекторного тока DI * _к= I * _к2 – I * _к1. При этом из семейства выходных характеристик следует выбирать ту характеристику, которая снята при выбранном значение тока базы I_б=I_бА.

Если рабочая точка не совпадает ни с одной траекторией приведенной на графике, то такую траекторию надо провести самостоятельно, между и по аналогии с соседними значения тока базы которых известно, и присвоить ей свое значение тока базы равное I_бА.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Определение h-параметров биполярных транзисторов

Рассчитать h-параметры h₁₁, h₁₂, h₂₁, h₂₂ биполярного транзистора в заданной исходной рабочей точке.

Параметры h11э и h12э определяют по входным статистическим характеристикам(Рисунок 2.1). Для того что бы нанести положение ИРТ возьмем характеристику Uкэ=5В и на ней отметим точку соответствующую Iб=20мА. После этого можем для ИРТ найти Uбэо=0.82В.

Рисунок 2.1-Определение параметра h11э биполярного транзистора КТ104В

Определение параметров h11э:

Для выполнения условий Uкэ=const выбираем две точки на характеристики Uкэ=5В рядом с ИРТ(Рисунок 2.1).

Для точки А: Uбэа=0.85В; Iба=0.6мА; Uкэа=5В;

Для точки В: Uбэв=0.76В; Iбв=0.2мА; Uкэв=5В;

Для ИРТ: Uбэо=0.82В; Iбо=0.4мА; Uкэо=5В.

Как видно для всех трех точек выполняется равенство Uкэ=5В=const по графикам (Рисунок2.1) определяем приращение точками А и В находим параметры h11э:

h11э= (Uбэа-Uбэв)/(Iба-Iбв)=(0.85В-0.76В)/(0.6мА-0.2мА)=225Ом.

Определение параметров h12э:

Рисунок 2.2-Определение параметра h12э биполярного транзистора КТ104В

Для выполнения условий Iб=const на характеристике Uкэ=0В выбираем точку С для которой Iб=0.4мА.(Рисунок 2.2).

Для точки С: Uбэс= 0.64В Uкэс=0В Iбс=0.4мА;

Для ИРТ: Uбэо=0.82В Uкэо=5В Iбо=0.4мА.

Как видно для этих двух точек выполняется условие Iб=20мА=const. По графикам находим (Рисунок2.2) определяем приращение между точками С и ИРТ находим параметры h12э:

h12э= (Uбэо-Uбэс)/(Uкэо-Uкэс)=(0.82В-0.64В)/(5В-0В)=0.036Ом.

Параметры h21э и h22э определяют по выходным статистическим вольт-амперным характеристикам (Рисунок 2.3).Для того чтобы найти положение ИРТ: Iбо=200мкА Uкэо=10В выходную характеристику при Iб=0.4мА и на ней отметим точку соответствующую Uкэо=10В. После этого для заданной ИРТ найдем: Iко=14мА.

Рисунок 2.3-определение параметра h21э биполярного транзистора КТ104В

Определение параметров h21э:

Для выполнения условий Uкэ=const выберем две точки т.Д и т.Е выше и ниже ИРТ на характеристиках Iб=400 мкА и Iб=0мкА для которых Uкэ=10В (Рисунок 2.3)

Для точки Д: Iкд=27мА; Iбд=400мА; Uкд=10В;

Для точки Е: Iке=4м; I бе=0мА; Uке=10В;

Для ИРТ: Iко=14мА; Iбо=200мА; Uко=10В.

Как видно для этох трех точек выполняется условие Uкэ=10В=const. По графикам (Рисунок2.3) определяем приращение между точками Д и Е находим параметры h21э:

h21э= (Iкд-Iке)/(Iбд-Iбе)=

Определение параметров h22э:

Рисунок 2.4-определение параметра h22э биполярного транзистора КТ104В

Для выполнения условия Iб=const выбераем на характеристике Iб=200мА две точки F и G (Рисунок2.4)

Для точки G: Iкg=16мА; Uкэg=15В; Iбg=200мкА;

Для точки F: Iкf=12мА; Uкэf=5В; Iбf=200мкА;

Для ИРТ: Iко=14мА; Uкэо=10В; Iбо=200мкА.

Как видно для этих точек выполняется следующие условия Iб=200мкА=const. По графикам (Рисунок2.2) определяем приращение между точками G и F находим параметры h22э:

h22э= (Iкg-Iкf)/(Uкэg-Uкэf)=(16мА-12мА)/(15В-5В)=0.4.

Отметим важную особенность что приращение токов и напряжений при определении различных параметров находятся при разных условиях и поэтому не равны между собой. Например при расчете h21э и h22э используется приращение тока коллектора Однако в первом случае оно определяется при Uкэ=сonst а во втором при Iб=const как было показано ранее

.