Параметры четырехполюсника

При анализе работы транзистора обычно пользуются его эквивалентными схемами, составленными для переменных составляющих токов.

Эквивалентная схема, независимо от схемы включения транзистора, имеет два входных и два выходных зажима, между которыми включен ряд линейных активных и реактивных сопротивлений, т. е. представляет собой так называемый линейный четырехполюсник (рис. 89).

Рис. 89. Замена транзистора четырехполюсником.

Четырехполюсник характеризуют входными и выходными токами и напряжениями, которые измеряются в двух режимах: при разомкнутых выходных зажимах 2—2 (режим холостого хода) и при замкнутых накоротко зажимах 2—2 (режим короткого замыкания).

При анализе и расчете схем на транзисторах часто используют y-параметры, которые имеют размерность проводимости и определяются при коротком замыкании на входе и выходе. В системе y-параметров уравнения четырехполюсника имеют следующий вид:

i₁= y₁₁u₁ + y₁₂u₂;
i₂ = y₂₁u₁+y₂₂u₂ (123)

При закороченном входе, когда u₁ = 0, можно определить

	(124)
	(125)

а при закороченном выходе, когда u₂ = 0,

	(126)
	(127)

Здесь

у₁₁ — входная проводимость транзистора, в зависимости от режима работы имеет величину порядка от тысячных до десятитысячных 1/ом; y₂₂ — выходная проводимость транзистора, величина порядка десятков мкмо; у₂₁ — прямая проводимость транзистора, величина порядка десятых или сотых долей ом; у₁₂ — обратная проводимость транзистора, величина порядка единиц мкмо.

Все системы характеристических параметров связаны между собой определенными соотношениями. Формулы перехода от одной системы параметров к другой даны в табл. 1.

Таблица 7. Формулы пересчета z, у и h-параметров

Характерис- тические параметры транзистора	Формулы пересчета
z11
z22
z12
z21
h11
h22
h12
h21
y11
y22
y12
y21

Характеристические параметры четырехполюсника можно выразить через первичные параметры транзистора и при включении последнего по схеме с общим эмиттером, и по схеме с общим коллектором.

Эквивалентная Т-образная схема транзистора с общим эмиттером для низких частот приведена на рис. 92.

Рис. 92. Т-образная эквивалентная схема транзистора с общим эмиттером.

Для входной и выходной цепей эквивалентной схемы уравнения, составленные в соответствии со вторым законом Кирхгофа, имеют вид

(128)

но так как

i_э = — (i₁ + i₂),

то последнее уравнение можно переписать в форме

u₂ = i₁ (r_э - r_г) + i₂ (r_э + r_к - r_г). (129)

Сравнивая уравнения (128) и (129) с уравнениями (101), полученными для четырехполюсника, нетрудно прийти к выводу, что для схемы с общим эмиттером

(130)

а для схемы с общим коллектором

(131)

Кроме перечисленных параметров транзисторов имеется еще ряд других не менее важных параметров, которые приводятся в паспортах транзисторов. К ним относятся:

Допустимая мощность Р_к.доп, рассеиваемая коллектором. Если эта мощность не превышает 250 мвт, то транзистор считают маломощным. У транзисторов большой мощности на коллекторе рассеивается мощность свыше 5 вт. Величина Рк.доп может быть рассчитана с достаточной для практики точностью по формуле
Р_к = U_кI_к. (132)
Температура окружающей среды оказывает влияние на теплообмен, а следовательно, и на величину Р_к.доп.
Обратный ток коллектора I_к.о. Если теплоотвод от коллектора недостаточен, то в связи с нагревом коллекторного перехода возрастает ток коллектора I_к = I_к.о + αI_э. Особенно резко увеличивается обратный ток коллектора I_к.о. Так, при увеличении температуры от +20 до +70° C величина Iк.o возрастает примерно в 20 раз. Процесс нагрева транзистора становится лавинообразным, выходная мощность падает и транзистор выходит из строя. Для повышения теплоотвода, а следовательно, и для увеличения отдаваемой транзистором мощности применяют специальные теплоотводящие радиаторы, изготовляемые из меди или черненого алюминия.

Параметр I_к.о характеризует качество транзистора: чем меньше обратный ток коллектора, тем лучше транзистор. При комнатной температуре величина Iк.o обычно составляет несколько микроампер.

Роль параметров играют также предельные максимальные частоты ƒ_α или ƒ_β, при которых коэффициент усиления уменьшается в √2 раз по сравнению с коэффициентом усиления на низких частотах ( ƒ_α соответствует схеме включения транзистора с общей базой, а ƒ_β — схеме включения с общим эмиттером).