2,5 2fi 1,5 1.0 0,5

Рис. 4. Типичные семейства выходных статических характеристик в схеме с общим эмиттером транзисторов типов П201 -203.

велик. В связи с этим для приводимых семейств выходных характеристик указан не только тип транзистора, но и значение Нгм,-Применяя транзистор с иным значением Ала, лучше пользоваться семейством характеристик другого подтипа транзистора, ио соответствующим данному значению Аэ.

Низкочастотные малосигиальные параметры характеризуют электрические свойства транзистора при усилении малых низкочастотных сигналов. Наиболее рас-

простраяена система смешанных («гибридных») малосигнальных параметров, основанная на замене транзистора эквивалентным четырехполюсником (рис. 6,а). Эта система параметров состоит из следующих четырех величин:

hn- входное сопротивление при коротком замыкании на выходе;

Ai2- коэффициент обратной j связи по напряжению при холостом ходе яа входе;

Л21- коэффициент усиления по току при коротком замыкании на выходе;

А22- выходная проводимость при холостом ходе на входе. Под коротким замыканием здесь понимается очень низкое, а под холостым ходом очень высокое сопротивление даниой цепи для токов низкочастотного сигнала. При измерении параметров такие режимы создаются при помощи блокировочных конденсаторов и заграждающих дросселей, причем на электроды транзисторов подаются постоянные напряжения и токи, определяющие рабочую точку. Измеренные значения малосигнальных параметров одного и того же транзистора зависят от выбранной рабочей точки и от схемы включения транзистора. Значения параметров для схемы

Рнс.35. Типичные входные статические характеристики в схеме с общим эмиттером транзисторов типов П201-203.

С общей базой отмечаются дополнительным индексом «б», например Л226, а для схемы с общим эмиттером - индексом «э», например А21Э. Для коэффициентов усиления по току A216 и А21Э часто прнменяютси специальные обозначения: а= -Ajie и Р=А21э.

Значения А-параметров позволяют рассчитывать напряжения и токи усиливаемого сигнала в цепях транзистора при помощи двух уравнений:

«1 = й„ч + А,2«2; 1 = Kih + A22U,,

где обозначения токов и напряжений соответствуют символам на рис. 6.

Для некоторых транзисторов указывают параметры Тюбразной эквивалентной схемы (рис. 6,6), где Га - сопротивление эмиттера;

транзистор

3-1-0

Рнс.6.Представление транзистора в форме эквивалентного четырехполюсника (о) и при помощи Т-образной эквивалентной схемы (б).

Гб - сопротивление базы; Гк - сопротивление коллектора и а - коэффициент усиления по току.

Обе системы параметров равнозначны, и всегда возможен переход от одной системы к другой. Отметим, в частности, что

226

Шумфактор Рш - коэффициент, показывающий, во сколько раз ухудшается отношение сигнал/шум при усилении сигнала данным транзистором. Шумфактор выражается в децибелах. Низкие значения его необходимы для транзисторов, применяемых в первых каскадах высокочувствительных усилителей.

Высокочастотные параметры транзистора. Граничная частота коэффициента усиления по току в схеме с общей базой - частота, на которой величина а снижается до 0,7 своего низкочастотного значения. Поскольку у плоскостных транзисторов иа низких частотах а близок к единице, для них f„ определяют как частоту, на которой а = 0,7. Обычно эффективная работа транзисторов возможна на частотах ниже f.

Емкость коллектора - емкость коллекторного /т-п-перехода при обратном смещении.

Высокочастотное сопротивление базы /"g, -сопротивление обратной связи в схеме с общей базой, измеренное на достаточно высокой частоте, причем г, ф (обычно г, в несколько раз меньше низкочастотнрго параметра rg).

Величины fg, и Cg ограничивают усиление транзистора иа высоких частотах и во многие расчетные формулы входят в виде произведения rg/Cjj. В связи с этим для некоторых транзисторов указывается непосредственно величина произведения г,С, которое имеет размерность времени и часто именуется .постоянной времени обратной связи..

У наиболее высокочастотных транзисторов непосредственное измерение параметра становится затруднительным, и тогда, прибегают к измерению максимальной частоты генерирования /макс - наиболее высокой частоты, на которой можно добиться генерации. Это означает также, что частота /макс одновременно характеризует собой частотный предел действия транзистора и в качестве усилв-теля, ибо генерация возможна до тех пор, пока транзистор усили вает мощность.

Между параметрами f„ и /макс существует определенная связь. Обычно считают, что

30Гб,Ск

где /макс получается в тысячах мегагерц, если /„ подставлено в мегагерцах, г,- в омах, а С« - в пикофарадах.

Для характеристики частотного предела транзисторов, изготовленных по диффузионной технологии, вместо /„ и /макс иногда указывают предельную частоту усиления по току в схеме с общим эмиттером fi - частоту, на которой коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером Нца уменьшается до единицы.

Ввиду того что в области достаточно высоких частот модуль (абсолютное значекие) -параметра Агь обратно пропорщиоиалеи частоте, ради упрощения измерений часто определяют не величину /ь а значение Й21э на определенной частоте /. При этом

f, = I А2,э I /.

Обратные и начальные токи. Обратный (или нулевой) ток коллектора /и,о - ток, проходящий через коллекторный р-п-.переход при приложении к нему обратного напряжения и отключенном выводе эмиттера (/а=0).

Обратный (или нулевой) ток эмиттера /3-то же для эмит-терного /»-п-перехода при /jj = 0.

Токи и /3Q характеризуют качество р-п-переходов транзистора; знание их Необходимо для расчета стабильности рабочей точки транзистора, особенно при повышенных температурах, когда эти токи сильно возрастают (при повышении температуры на каждые 10° С обратные токи увеличиваются-примерно вдвое).

Начальный ток коллектора /к.н - постоянный ток в цепи коллектора при обратном напряжении, когда эмиттер соединен с базой

накоротко или через оговоренное сопротивление. Характеризует возможность устойчивой работы транзистора в некоторых схемах при большом сигнале.

Параметры транзистора в режиме большого сигнала. Средняя крутизна характеристики S показывает отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его изменению напряжения на эми-терном гереходе. Указывается главным образом для мощных усилительных транзисторов в форме динамического параметра, измеряемого при определенном нагрузочном сопротивлении в цепи коллектора.

Коэффициент усиления по постоянному току В (для схемы с общим эмиттером) -отношение постоянного тока коллектора к вызвавшему его постоянному току, введенному в цепь базы транзистора.

Остаточное напряжение или напряжение насыщения коллектора к.нас ~ небольшое остаточное напряжение на промежутке коллектор-эмиттер в режиме насыщения, когда при данном токе базы величина тока коллектора ограничена нагрузочным сопротивлением и оказывается меньше, чем В /5,

Наряду с параметром Ук.вао иногда оговаривают величину сопротивления насыщения коллектора rK.Hao- Если значение Ук.нас измерено при токе коллектора /к.нас! то

и.вас

к.нас - /

к.нас

Таким образом Гн.нас является сопротивлением промежутка коллектор - эмиттер для постоянного тока в режиме насыщения.

Параметры В, Ук.нас и Гк.нас характеризуют поведение транзистора в переключающих схемах.

Коэффициент усиления по мощности Кр. Для ряда типов транзисторов указывается непосредственно коэффициент усиления по мощности, обеспечиваемый транзистором в определенной схеме усилителя. Величину этого коэффициента указывают в децибелах. В приводимых ниже справочных таблицах указывается величина Кр в схеме низкочастотного усилителя с особо оговариваемыми значениями сопротивления нагрузки Rb и генератора (источника сигнала) R.

Максимальное значение Кр приобретает при включении транзистора по схеме с общим эмиттером.

Знание этого параметра особенно полезно для мощных транзисторов, применяемых в оконечных каскадах.

Прииспытаниях транзисторов требуют, чтобы заданное значение Кр обеспечивалось при ограниченных нелинейных искажениях (обычно не более 15%).

Предельно допустимые эксплуатационные данные сообщаются для ограничения реальных режимов применения транзисторов в целях предотвращения их преждевременного выхода из строя. Ограничения накладываются на мощность, рассеиваемую прибором, на обратные напряжения, прикладываемые к коллекторному и эми-терному переходам, иа диапазон рабочих температур окружающей среды или корпуса транзистора и на максимальные значения токов в цепях электродов.

Мощность, рассеиваемая транзистором, в общем случае складывается из мощностей, рассеиваемых каждым р-л-переходом:

где напряжения коллектора и эмиттера отсчитаны относительно базы,

В усилительном режиме у плоскостных транзисторов II таким образом

и поскольку обычно t/g "С C/r. то часто можно считать:

Эта мощность нагревает транзистор и тем сильнее, чем хуже теплоотвод, В связи с этим при повышении температуры среды или корпуса во избежание внутреннего перегрева транзистора рассеиваемая им мощность должна снижаться. Необходимое снижение мощности рассчитывается по формуле

Р =

т т

к.доп

где -так называемое тепловое сопротивление транзистора, характеризующее теплоотвод от коллектора к корпусу или к окружающей среде; - максимальная допустимая температура коллектора; Т - температура корпуса или окружающей среды \в соответствии с условиями определения R).

Различают максимальные допустимые токи в режимах усиления и переключения (в последнем случае они зачастую бывают значительно больше).

Максимальные допустимые напряжения на коллекторе могут существенно зависеть от схемы включения транзистора и от величины сопротивления постоянному току в цепи базы.

Наибольшее обратное иапряженне можно прикладывать к коллекторному переходу, если цепь эмиттера отключена или имеет очень большое сопротивление для постоянного тока (единицы - десятки килоом). Допустимое в этом случае напряжение обозначается символом t/к.дов. По мере повышения температуры величина t/к.доп обычно понижается и прн наивысшей допустимой температуре коллекторного р-п перехода (Гк.доп) у большинства транзисторов падает вдвое.

Наименьшего значения допустимое напряжение коллистора приобретает в случае, когда оно прикладывается относительно эмиттера и цепь базы отключена или обладает высоким сопротивлением для постоянного тока (единицы - десятки килоом). Это напряжение принято обозначать t/к.э.доп. Величина t/к.а.доп также снижается при повышении температуры, достигая при максимальной температуре половинного значения.

Если; ЗйЖйШ эмиттер -база замкнуты по постоянному току накоротко или между ними включена цепь с небольшим сопротивлением, то допустимое напряжение между коллектором и эмиттером в общем случае имеет промежуточное между Uk.uou и к.э.дсп значение.

Для повышения надежности работы как самого транзистора, так и схемы, в которой он применен, особенно при повышенной температуре, всегда целесообразно строить цепь база-эмиттер таким образом, чтобы ее сопротивление для постоянного тока было по возможности небольшим (не более единиц килоом).

Указания по применению транзисторов

Выбор типов транзисторов для различных каскадов. В маломощных (предварительных) каскадах усиления низкой частоты практически могут применяться маломощные транзисторы любых типов. Лишь в первом каскаде высокочувствительных усилителей i рекомендуется применять транзисторы с малым1н шумами. Если усиление первого каскада мало, то низкошумящий транзистор может потребоваться и во втором каскаде. Для снижения собственных шумов транзисторов полезно ставить их в облегченный режим (ток эмиттера порядка 0,3 ма и напряжение коллектора 1-2 в). При замене одного типа транзистора другим в усилителе низкой частоты целесообразно Применять транзистор со значением h2i не ниже, чем у заменяемого. Прн недостаточных мерах стабилизации рабочей точки может потребоваться индивидуальный подбор сопротивления в цепи базы для установки необходимого тока коллектора.

Кремниевые транзисторы в своей массе обладают худшими электрическими характеристиками, чем германиевые, а потому их применение оправдано лишь в случае работы при особенно высокой температуре (выше 70° С) или при необходимости иметь особенно малые начальные токи.

Для резонансных усилителей высокой или промежуточной частоты и высокочастотных генераторов целесообразно применять транзисторы, у которых значение f„ по крайней мере в 3-5 раз, аймаке - в 2-3 раза превышает наивысшую рабочую частоту каскада. В высокочастотных каскадах, как правило, полезно работать с возможно более высоким напряжением коллектора, что содействует повышению усиления и стабильности ка4 усиления, так и настройки. Однако чрезмерно высокое напряжение коллектора может привести к росту шумов высокочастотного усилителя.

При замене транзисторов в высокочастотных схемах в первую очередь надо обращать ввимание на значения параметров f„ (или !млкс), Q, и Ск. Следует иметь в виду, что замена транзистора в налаженной схеме другим, даже превосходящим первый по всем параметрам, может потребовать подстройки колебательных контуров и подбора вновь элементов нейтрализующей цепочки, без чего возможно резкое ухудшение .работы каскада и даже самовозбуждение.