Головна> Електронна лабораторія на IBM PC> Програми> Додаткові відомості по елементній базі> 2.6. біполярні транзистори
Транзистори поділяються на типи (підтипи) за класифікаційними параметрами. Наприклад, малопотужні низькочастотні і середньочастотні транзистори класифікуються за такими параметрами, як коефіцієнт посилення по току і гранична частота посилення або генерації. В окремих випадках особливо виділяють шу мовие властивості транзисторів, що характеризуються коефіцієнтом шуму, або здатність транзисторів працювати при підвищеній напрузі на колекторі.
Малопотужні високочастотні транзистори класифікуються за статичному коефіцієнту посилення струму в схемі з загальним емітером (ОЕ) і модулю коефіцієнта посилення струму на частоті 10. 20 МГц.
Потужні низькочастотні транзистори класифікуються по максимальному зворотному напрузі між колектором і базою і статичному коефіцієнту посилення струму в схемі з ОЕ.
При практичному використанні транзисторів використовуються наступні параметри.
Параметри постійного струму використовуються для розрахунку режиму транзистора по постійному струму. До цих параметрів відносяться:
1. Зворотний струм колекторного переходу Iко - струм через перехід колектор-база при відключеному емітер і заданій напрузі на колекторі.
2. Зворотний струм емітерного переходу Iко - струм через перехід емітер-база при відключеному колекторі і заданій напрузі на емітер.
3. Початковий струм колектора Iкн - струм в ланцюзі колектора при замкнутих емітер і базі і заданій напрузі на колекторі. У деяких випадках вказується початковий струм колектора при включенні між базою і емітером заданого опору.
4. Струм колектора замкненого транзистора Iкз - струм колектора при зворотному зсуві емітерного переходу і заданих напругах на емітер і колекторі.
Параметри малого сигналу характеризують роботу транзисторів в різних підсилювачах. Змінні струми і напруги на електродах транзисторів при вимірах цих параметрів повинні бути малими в порівнянні з постійними струмами і напругами, що визначають вибір початкової робочої точки (початковий зсув). Сигнал вважається малим, якщо при зміні (збільшенні) змінного струму (або напруги) в два рази значення вимірюваного параметра залишається незмінним в межах точності вимірювань. Так як транзистори мають різко виражені нелінійні властивості, параметри малого сигналу сильно залежать від вибору початкового зсуву. Для характеристики таких параметрів найчастіше використовується система Н-параметрів в наступному складі: вхідний опір Н11 - відношення напруги на вході до викликаного їм зміни вхідного струму;
коефіцієнт зворотного зв'язку по напрузі H12 - відношення зміни напруги на вході до викликав його приросту напруги на виході; вихідна провідність Н22 - відношення зміни вихідного струму до викликав його зміни вихідної напруги за умови холостого ходу за змінним струмом на вході; коефіцієнт посилення струму H21 - відношення зміни вихідного струму до викликав його приросту вхідного за умови короткого замикання вихідний ланцюга. Залежно від схеми включення до цифрових індексах додається буквений: б - для схеми з ПРО, е - в схемі ОЕ, до - для схеми з ОК.
Застосовуються й інші символи для позначення коефіцієнта посилення по току: для схеми з ПРО - а, а для схеми з ОЕ - В або р. Ці коефіцієнти пов'язані з Н-параметрами наступними співвідношеннями:
Вимірювання Н-параметрів, як правило, проводиться на низькій частоті (50. 1000 Гц). Вони використовуються при розрахунках низькочастотних підсилювачів, пре майново перших каскадів, які працюють на малих сигналах. На високій частоті коефіцієнти посилення струму стають комплексними величинами (так само як і інші Н-параметри). Підсилювальні властивості транзисторів на високій частоті характеризуються модулем коефіцієнта посилення струму |а|, |H21б] або |В|. Частота, на якій значення |H21бl зменшується на 3 дБ (близько 30%) у порівнянні з Наш, виміряним на низькій частоті, називається граничною частотою посилення струму fa.
Модуль посилення струму в схемі ОЕ зменшується з ростом частоти більш помітно, ніж в схемі ПРО. В деякій області частот параметр |H21е| обернено пропорційна частоті: |H21е| = Fт / F. Частота F, - гранична частота посилення струму бази. На цій частоті модуль |Н21е| дорівнює 1. Має місце наближене співвідношення: fа = mFт де т = 2 для бездрейфовий і т = 1,6 для дрейфовий транзисторів.
До малосигнальних параметрам відносяться також ємності переходів транзистора. Ємність колекторного переходу Ск - ємність, виміряна між колекторним і базовим висновками транзистора при відключеному емітер і зворотному зсуві на колекторі. Ємність емітерного переходу Се - ємність, виміряна між висновками емітера і бази при відключеному колекторі і зворотному зсуві на емітер. Значення ємностей Ск і Се залежать від прикладеної напруги. Якщо, наприклад, вказано значення Ск при напрузі U, то ємність СКХ при напрузі U, можна знайти з наближеною формули: СКХ = Cк (U / Uх) m, де m визначається таким же чином, як і у формулі (4.5).
Максимальна частота генерації Fмакс - найбільша частота автоколивань в генераторі на транзисторі. З достатньою точністю можна вважати, що Fмакc - частота, на якій коефіцієнт підсилення транзистора по потужності дорівнює одиниці.
Коефіцієнт шуму Кш - відношення повної потужності шумів на виході транзистора до частини потужності, що викликається тепловими шумами опору джерела сигналу. Коефіцієнт шуму виражається в децибелах. Його значення дається для певного частотного діапазону. Для більшості транзисторів мінімальні шуми спостерігаються при роботі на частотах 1000. 4000 Гц. На високих і низьких частотах шуми збільшуються. Зазвичай мінімальне значення РШ відповідає малим струмів колектора (0,1. 0,5 мА) і малим колекторним напруженням (0,5. 1,5 В). Шуми різко збільшуються при підвищенні температури. Наведені в довідкових даних значення Рд, відносяться до оптимального внутрішньому опору джерела сигналу і режиму роботи, які і слід використовувати при проектуванні малошумящих підсилювачів.
Параметри великого сигналу характеризують роботу в режимах, при яких струми і напруги між висновками транзистора змінюються в широких межах. Ці параметри використовуються для розрахунку ключових схем, предоконечних і кінцевих підсилювачів низької і високої частоти, автогенераторів. Статичний коефіцієнт посилення по току: Вcт = (Ік-Ікс) / (I б + Iко). В даному випадку струм колектора і струм бази істотно перевершують теплової струм колектора 1 "", тому на практиці користуються формулою: Встав = Ік / Іб.
Статична крутизна прямої передачі Sст - відношення постійного струму колектора до постійного напруження на вході транзистора. Параметр Sст використовується для транзисторів середньої та великої потужності, які працюють в схемах, де джерело вхідного сигналу має малий внутрішній опір.
Напруга між колектором і емітером транзистора в режимі насичення вимірюється при певному значенні колекторного і базового струмів або певній глибині насичення. Глибина насичення - це відношення прямого струму бази до току, при якому транзистор знаходиться на межі насичення. Напруга між базою і емітером транзистора в режимі насичення вимірюється при тих же умовах, що і напруга між колектором і емітером транзистора в режимі насичення.
Час розсмоктування Тр - інтервал часу між моментом подачі на базу транзистора замикаючого імпульсу і моментом, коли напруга на колекторі досягає рівня (0,1. 0,3) Е "- напруга живлення колекторної ланцюга). Час розсмоктування залежить від глибини насичення транзистора і вимірюється при певному значенні колекторного і базового струмів.
Параметри граничних режимів роботи. Максимальна потужність, що розсіюється приладом - Раакс- Так як в транзисторах переважна частина розсіюється виділяється в області колекторного переходу, то ця потужність практично дорівнює максимальної потужності, що розсіюється на колекторному переході.
Максимальний струм колектора - визначає максимальний струм колектора при максимальній напрузі на колекторі і максимально допустимої потужності, що розсіюється.
Максимальна зворотна напруга між колектором і базою транзистора - Цей параметр використовується зазвичай для розрахунку режиму роботи замкненого транзистора або при включенні його за схемою ПРО і генератора струму в ланцюзі емітера.
Максимальна зворотна напруга на переході емітер-база. Цей параметр використовується для розрахунку режиму роботи, коли на вході діє замикає напруга (підсилювачі в режимі В, різні імпульсні схеми).
Максимальна напруга між колектором і емітером транзистора Uке макс за умови короткого замикання емітера з базою. У ряді випадків цей параметр наводиться за умови включення між базою і емітером резистора заданого опору.
Параметр Uке макс використовується при розрахунках режиму роботи транзистора, включеного за схемою з загальним емітером і при відсутності замикаючої напруги або коли воно мало, приміром, менше 1 В.
Максимальні значення струмів, напруг і потужності визначають межі області гарантованої надійності роботи. Так як робота в граничному режимі відповідає найнижчій надійності, то використання граничних режимів в схемах, від яких потрібна висока надійність, не допускається.
Практика показує, що при використанні напівпровідникових приладів в полегшених режимах надійність їх роботи підвищується в десятки разів у порівнянні з надійністю в граничному режимі.
Теплові параметри напівпровідникових приладів встановлюють допустимі межі або діапазони температури навколишнього середовища і самих приладів, при яких гарантується їх надійна робота.