На полученной НЛ необходимо выбрать положение рабочей точки (РТ), что практически сводится к определению тока и напряжения коллектора при отсутствии входного переменного сигнала. Для этого предварительно отметим все точки пересечения НЛ со статическими выходными характеристиками (1¸5), построенными для различных значений базового тока (0¸0,4 мА). Как видно из построений, заданную амплитуду (по условиями задачи) базового тока IБМ= 0,05 мА (с двойным размахом в 0,1 мА) можно разместить в промежутке между любыми из соседних характеристик, поскольку они как раз и отличаются на 0,1 мА. Чаще всего выбирают такое значение базового

Рис. 3

тока, которые соответствует середине НЛ, т.е. в точке 3 с IБ =0,2 мА. Так можно поступить и студентам, выполняющим данное контрольное задание. Однако мы здесь рассмотрим более обобщенный случай, когда реализуется более эффективный режим усиления с наименьшими искажениями и рассеиваемой мощностью. Например, если учесть что, во-первых, верхние характеристики располагаются более близко, чем нижние (сравните промежутки между точками 1-2 и 4-5), а во-вторых, верхние толчки (3¸5) соответствуют сравнительно большим значениям коллекторного и базового токов, следовательно, большей рассеиваемой мощности, то желательно находиться между точками 1-2.

Однако указанные точки, в особенности, точка 1, соответствующая IБ = 0, находится на самом нижнем нелинейном участке входной характеристики (рис. 4, перерисовано со справочника), в связи с чем, пределы изменения базового тока необходимо сместить несколько выше, к примеру, к окрестности точки 2. Однако в справочнике характеристики приведены с дискретностью IБ =0,1 мА и отсутствуют характеристики, соответствующие к изменению IБ = 0,05 мА. Это положение можно легко подправить, если считать, что одинаковым их изменениям IБ соответствуют одинаковые изменения IК. Практически это сводится к тому, что в промежутке между выходными характеристиками для IБ = 0,1 мА и IБ = 0,2 мА, а также для IБ = 0 и IБ = 0,1 мА, по середине, проводим характеристики для IБ = 0,15 мА и IБ = 0,05 мА (см. штриховые линии).

Точки пересечения этих линии с НЛ отметим точками 1' и 2', что и будет показывать пределы изменения рабочей точки.

По построенным характеристикам рабочая точка будет находиться в точке 2, как на выходной, так и на входной характеристиках*. Их координаты по выходной характеристике (рис. 3):

VК0 = 12,2 » 12 В;

IК0 = 7,5 мА;

по входной характеристике (рис. 3):

VБ0 = 0,75 В;

IБ0 = 0,1 мА.

Имея постоянную составляющую IБО= 0,1 мА, строим на этом уровне изменение базового тока iБ(t), т. е. сумму переменного и постоянного составляющих (на рис.3 заштриховано). Соответствующее изменение базового напряжения, с пределами изменения VБмин и VБмах на уровне VБ0, показана на нижней части этого рисунка.

Аналогичное построение осуществляется и на выходной характеристике транзистора относительно уровней IК0 и VК0 c амплитудами IКМ и VКМ.

Параметрами переменного сигнала на входе и на выходе являются соответственно IБМ, VБМ и IКМ, VКМ.

При определении IКМ, VКМ, а также VБМ, следует обратить внимание на то, что полуволны этих величин не одинаковы. Это приводит к тому, что усиление сопровождается искажениями (при равной амплитуде положительной и отрицательной полуволн базового тока, амплитуды коллекторного тока и коллекторного и базового напряжений неодинаковы). Поэтому желательно, чтобы величины IКМ, VКМ, и VБМ были усреднены, т. е.:

IКМ = 2,9 мА;

VКМ = = 2,85 В;

VБМ = = 0,04 В;

Используя найденные величины, а также значения 2× и 2× (см. рис.3), находим h-параметры и коэффициенты усиления по току КI и напряжению KU:

h11Э = 0,8 кОм; h12Э = ;

h21Э = 70; h22Э = » 0,26 мСм » 0,26×10-3 См;

КI = 58; KU = » 70;

Кроме того можно определить:

R ВХ = h11 = 0,8 кOм; КР = КI × KU = 58 × 70 = 4060;

P К~ = » 4 мВт;

РК0 = I К0 × V К0 = 7,5 × 12 » 90 мВт;

где P К~ и РК0 – мощности соответственно на нагрузке и транзисторе.

Система уравнений транзистора через h-параметры можно записать в следующем виде:

Этой системе соответствует эквивалентная схема транзистора, где используются ранее определенные h-параметры:

Рис. 4

где левая часть схемы соответствует первому уравнению вида

VБ = h11ЭIБ + h12ЭVK = 0,8 IБ +0,03VK,

а правая часть – второму уравнению

IК = h21ЭIБ + h22ЭVK = 70IБ + 0,26×VK

Список литературы

Основная

1. Батушев В. А. Электронные приборы. – М. , “Высшая школа” 1980. – 383 с.

2. Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1983. – 384 с.

Дополнительная

3. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

4. Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д. Полупроводниковые приборы. – М.: Высшая школа, 1981. – 431 с.

5. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники. – М.: Радио и связь, 1991г. – 288 с.

6. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность. – М.: Высшая школа, 1986. – 464 с.

7. Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная электроника. – М.: Высшая школа, 1987. – 416 с.

8. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Сов. радио, 1980. – 424 с.

9. Носов. Ю. Р. Оптоэлектроника. – М.: Сов. Радио, 1977. – 232 с.

10. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. Под ред. Б. Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981г. – 656 с.

11. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник. Под ред. Н. Н. Горюнова – М.: Энергоатомиздат, 1985г. – 904 с.