Elektronika W Zad cz 2 6

W Ciązyfalci ELEKTRONIKA W ZADANIACH Cz^se 3 Analiza malojysnalown układów pólpretwodnikowych

Parametry typu h dla tranzystora bipolarnego

Jeśli teraz zechcemy zastosować omówione pojęcie czwómika liniowego do tranzystora bipolarnego, to łatwo stwierdzimy że symbol tranzystora można wstawić do naszego czwómika na sześć różnych sposobów. Praktyczne znaczenie mają trzy konfiguracje pokazane na rysunku W3.5 w których baza tranzystora jest włączona w obwodzie wejściowym, określane kolejno jako połączenie ze wspólnym emiterem (WE), wspólną bazą (WB) i wspólnym kolektorem (WK).

Rys. W3.5 Podstawowe konfiguracje tranzystora dla składowej zmiennej prowadzące do zdefiniowania parametrów hybrydowych h„ h_h i h.

Pozostałe trzy (mniej interesujące) sposoby włączenia tranzystora uzyskujemy z wymienionych przez zamianę obwodu wejściowego z wyjściowym. Porównując wymienione sposoby włączenia tranzystora stwierdzimy, że każdemu z ogólnych symboli i/, u₂ i fe odpowiadają w poszczególnych konfiguracjach różne rzeczywiste napięcia i prądy tranzystora (np. i; w układzie WE to przyrost albo amplituda składowej zmiennej prądu bazy. a w układzie WB prądu emitera). Wynika z tego. że parametry h opisujące zachowanie się tranzystora dla małych składowych zmiennych w punkcie pracy (określonym przez wartości stałe napięć i prądów, na które te składowe zmienne są nałożone) zależą od konfiguracji tranzystora dla składowej zmiennej, czyli że (dla tego samego tranzystora, w tym samym punkcie pracy) dla konfiguracji WB są wyrażone przez zupełnie inne cztery wartości niż dla konfiguracji WE i inne niż dla WK. Dlatego aby określić jednoznacznie parametry (wyznaczane z charakterystyk, mierzone specjalnymi przyrządami, lub podawane w katalogach) stosujemy dodatkowy indeks oznaczający wyprowadzenie tranzystora wspólne dla obwodu wejściowego i wyjściowego składowej zmiennej. I tak mówimy o parametrach h_e (np. hn_r, itd.), hi, i li_c.

Jeśli jednak mamy wierzyć, że przez podanie parametrów h w sposób pełny i jednoznaczny opisujemy zachowanie tranzystora w danym punkcie pracy, to oznacza że muszą istnieć wzory przeliczeniowe, pozwalające na podstawie znajomości parametrów dla jednej konfiguracji (np. /»,) na wyznaczenie parametrów h dla pozostałych dwu konfiguracji (czyli w tym przypadku hh i *<•). Przykłady przeliczeń parametrów h, —»hh i h, —* h_c są pokazane w zadaniach 3.4 i 3.5, a wyniki dla wszystkich przypadków takich przeliczeń zebrano w poniższej tabeli W3.2.

Dla sygnałów o małych i średnich częstotliwościach najczęściej wykorzystywanymi parametrami małosygnałowymi są parametry /i„ dlatego że najłatwiej można je wyznaczyć z charakterystyk statycznych tranzystorów, o takiej postaci w jakiej można te charakterystyki łatwo uzyskać na drodze pomiarów i w jakiej przyjęło się je w literaturze przedstawiać. Rozpatrzmy obecnie dokładniej definicje poszczególnych parametrów h na przykładowych charakterystykach statycznych (stałoprądowych) tranzystora bipolarnego npn w konfiguracji WE (rysunek W3.6).

W Ciązyński ELEKTRONIKA W ZADANIACH

zależności ponnędz

parametrami h dla różnych sposobów włączenia (n

nzysiora mpoiarneeo

Parametry h tranzystora w konfiguracji:

WE,

czyli parametry h.

WB.

Czyli parametry h/,

WK,

czyli parametry h.

Wyrażone przez wartości parametrów podane dla konfiguracji WE. (czyli przez h,). gdzie:

M, — / + hjh— Ah, Ah, = hn, hju - h,_2t hjit

Zdefiniowane jako-Ku fyżrl

L^ftJU

1 r h_lu aa.-a,j

M. AA, I,„. \

[ 1-Ao.l

Wyrażone przez wartości parametrów podane dla konfiguracji WB, (czyli przez /i*), gdzie:

Mk — 1 + hj/t— hm* Aht Jh,‘=kmh_m-h,_uh,_n

jJ A,,, AA.-A,_M1

[-Atr, -l,„„ A„, J

Zdefiniowane jako h\v 1

lA®

1 r i+vi

M.U.-I A,,, J

Wyrażone przez wartości parametrów podane dla konfiguracji WK, (czyli przez h_t), gdzie:

Ah_e = hllc hjjr ~ h/2r

hu.

~ h^u- ~ 1 hn,

jJ A„. M, + A„, 1 AA [_-AA, +A,., A,,. J

Zdefiniowane jako

pw *0.1

lAu- ha. J

Jeżeli dla składowej zmiennej tranzystor ma pracować także w konfiguracji WK należ>' przyjąć składowe zmienne prądów i napięć jako przyrosty następujących prądów i napięć stałych (patrz rysunek W3.5): lii - Uh, =AUbe “2 = u_ct = AUce

ii= ib = AIb ii — ic — dlc

Wtedy na podstawie równania W3.1. przyjmując jedną ze zmiennych niezależnych jako równą zeru mamy kolejno dla hi u i h _/2f:

_ “be

Al.

(W3.10)

Wartość liczbową lin, możemy na charakterystykach (najlepiej w ich III—ciej ćwiartce) wyznaczyć dla punktu pracy P^m przyjmując niewielki przyrost napięcia baza-emiter (AU be"). wyznaczając odpowiadający mu przyrost prądu bazy (AIr") i dzieląc te dwa przyrosty przez siebie. Warunek 112 = u_ce = 0 oznacza, żc powyżej wspomniane przyrosty AU be" i AIb"' muszą być odczytane na charakterystyce wejściowej odpowiadającej stałemu napięciu wyjściowemu, czyli Uce = const. Składowa zmienna u„ = 0 oznacza bowiem, że napięcie wyjściowe UctlP) w punkcie pracy nie powinno ulegać zmianie. W układzie wzmacniacza rezystancyjnego WE warunek ten można byłoby spełnić zwierając wyjście (kolektor tranzystora) do masy przez kondensator o dużej pojemności, co uzasadnia nazwę parametru hu, jako „zwarciowej rezystancji wejściowej”;

"l2t

_ jh.

_ Ab_Be

«2

i,=0

Zr'

(W3.ll)

Wartość liczbową hn_e możemy na charakterystykach (najlepiej w ich IV—tej ćwiartce) wyznaczyć dla punktu pracy P^rv przyjmując niewielki przyrost napięcia baza-emiter (AUbe\ wyznaczając odpowiadający mu przyrost napięcia kolektor-emiter (AUce ) i dzieląc te dwa przyrosty przez siebie. Warunek // = ib — 0 oznacza, że powyżej wspomniane przyrosty AU be" i AlJ^v muszą być odczytane na charakterystyce odpowiadającej stałemu prądowi bazy. Składowa zmienna //, = 0 oznacza bowiem, że prąd bazy /sjest stały (na przykładowych charakterystyk z rysunku W3.6 oznaczony

- 13-