Методические указания к решению задачи 3. Эта задача относится к расчету параметров и характеристик полупроводниковых триодов-транзисторов

Эта задача относится к расчету параметров и характеристик полупроводниковых триодов-транзисторов.

При включении транзистора с общим эмиттером управляющим является ток базы I_Б, а при включении с общей базой - ток эмиттера I_Э.

В схеме с общей базой связь между приращениями тока эмиттера ∆I_Э и тока коллектора ∆I_К характеризуется коэффициентом передачи тока h_21Б:

h_21Б = ∆I_К / ∆I_Б при U_КБ = const,

где U_КБ – напряжение между коллектором и базой. Коэффициент передачи тока всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов h_21Б = 0,9 ÷ 0,995.

При включении с общей базой ток коллектора

I_К = h_21Б · I_Э

Коэффициент усиления по току h_21Э в схеме включения транзистора с общим эмиттером определяются как отношение приращения тока коллектора ∆I_К к приращению базы ∆I_Б при U_КЭ = const.

h_21Э = ∆I_К / ∆I_Б при U_КЭ = const,

где U_КЭ – напряжение между коллектором и эмиттером.

Ток коллектора при включении с общим эмиттером

I_К = h_21Э · I_Б

Между коэффициентами h_21Б и h_21Э существует следующая связь:

h_21Б = h_21Э / (I + h_21Э) или

h_21Э = h_21Б / (I - h_21Б).

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, определяем по формуле:

Р_К = U_КЭ · I_К

Рассмотрим примеры на расчет параметров транзисторов.

Пример 1. Для транзистора, включенного по схеме о общим эмиттером, определить коэффициент усиления h_21Э по его входной (рис. 10) и выходным (рис. 11) характеристикам, U_БЭ = 0,4 В; U_КЭ = 25 В. Подсчитать коэффициент передачи по току h_21Б, мощность Р_К на коллекторе и R_К – сопротивление в цепи коллектора. Напряжение питания Е_К = 40 В.

Решение

1. По входной характеристике определяем при U_БЭ = 0,4 В ток базы I_Б = 500 мкА.

2. По выходным характеристикам для U_КЭ = 25 В и I_Б = 500 мкА определяем ток коллектора I_К = 36 мкА в рабочей точке А.

3. На выходных характеристиках строим отрезок АВ, их которого находим:

∆I_К = АВ = I_К1 - I_К2 = 36 – 28 = 8 мА;

∆I_Б = АВ = I_Б1 – I_Б2 = 500 – 400 = 100 мкА

4. Определим коэффициент усиления

h_21Э = ∆I_К / ∆I_Б = 8/0,1 = 80

при U_КЭ = 25 В.

5. Определяем коэффициент передачи по току

h_21Б = h_21Э / (h_21Э + 1) = 80 / (80 + 1) = 0,98

6. Определяем мощность на коллекторе

Р_К = U_КЭ · I_К = 25 · 36 = 900 мВт = 0,9 Вт

7. Определяем сопротивление для коллектора R_К уравнения для коллекторной цепи усилительного каскада:

Е_К = U_КЭ + I_К · R_К;

R_К = (Е_К - U_КЭ) / I_К = (40 - 25) · 10³ / 36 = 140 Ом.

Пример 2. Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером найти ток базы 1_Б, ток коллектора 1_К, напряжение на коллекторе U_КЭ, если = U_БЭ = 0,3 В; напряжение питания Е_К = 20 В, сопротивление нагрузки в цепи коллектора R_К = 0,8 кОм.

Входная и выходные характеристики приведены на рис. 12 и рис. 13.

Решение

1.Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать уравнение:

Е_К = U_КЭ + I_К · R_К

На семействе выходных характеристик строим вольт-амперную характеристику резистора R_К, удовлетворяющую уравнению:

U_КЭ = Е_К - I_К · R_К,

так называемую линию нагрузки.

Точки её пересечения с коллекторными выходными характеристиками дают графическое решение уравнения для данного резистора R_К и различных значений тока базы 1_Б.

Уравнение U_КЭ = Е_К - I_К · R_К удобно строить по двум точкам:

1) I_К = 0, U_КЭ = Е_К = 20 В

2) U_КЭ = 0, I_К = Е_К / R_К = 20 / 800 = 0,025 А,

здесь R_К = 0,8 кОм = 800 Ом.

2. Соединяем эти точки прямой и получаем линию нагрузки.

3. Находим на входной характеристике для U_БЭ = 0,3 В ток базы 1_Б = 250 мкА.

4. Находим на выходных характеристикаx точку А на пересечении линии нагрузки с характеристикой, соответствующей 1_Б = 250 мкА.

5. Определяем для точки А ток коллектора I_К. = 17 мА и напряжение U_КЭ = 7 В.

Коэффициент усиления по току мощности на коллекторе определяется как это показано в примере 1.

Поиск по сайту: