Заступні схеми біполярних транзисторів у фізичних параметрах
Лекція №8
з дисципліни «Промислова електроніка та перетворювальна техніка»
Заступні схеми необхідні для ведення розрахунків електричних кіл з транзисторами, зокрема, для розрахунків підсилювальних каскадів. Заступна схема справедлива для прямолінійних ділянок характеристик (зона ІІ), для яких можна вважати незмінними параметри транзистора. Найчастіше вживають Т-подібну заступну схему. Зауважимо, що заступні схеми справедливі тільки для змінних складових.
1. Заступна схема транзистора за схемою увімкнення із загальною базою
Рис.1. Заступна схема транзистора за схемою увімкнення із загальною базою
Елементи, які охоплені заступною схемою, відображають зв’язки між змінними складовими струмів та напруг.
1. Диференційний опір емітерного переходу re=dUe/dIe за умови
Uкб =const – відображає зв’язок між напругою та струмом на емітерному переході (увімкненому у прямому напряму). Числове значення знаходиться від одиниць до десятків Ом re=(1…n´10) Oм.
2. Об’ємний опір бази rб . Він визначається в напрямку протікання базового струму від границі емітерного переходу. Для типових транзисторів rб= 100…400 Ом.
3. Еквівалентне джерело струму a×Іе відображає транзитну складову струму емітера Іе, що пройшла у колектор через базу.
4. Диференційний опір колекторного переходу rк(б)=dUкб/dIк за умови
Іе = const враховує зміну колекторного струму за рахунок ефекту модуляції бази. Для типових транзисторів rк(б)=0,5…1 Мом.
5. Джерело напруги у вхідному колі ξ×uкб визначає напругу внутрішнього зв’язку і відображає зміну вхідної напруги під впливом вихідної напруги. Для типових транзисторів ξ=10-3…10-4 і часто це джерело у розрахунках не враховують.
6. Ємності p/n-переходів Се(б)> Ск(б) залежать від типу транзистора (задаються у каталогах). Се(б) - становить сотні пікофарад, Ск(б) - становить десятки пікофарад. В той же час враховують в основному у розрахунках тільки Ск(б) , оскільки Се(б) зашунтована малим опором re.
Зауважимо, що коефіцієнт a в області середніх частот (десятки герц і одиниці кілогерц) вважають незмінним. В області високих a зменшується. Це пояснюється наступним чином. На підвищених частотах a стає комплексною величиною a=aо+ja(ω)
, модуль і аргумент якого слід розраховувати для певної частоти. Для кожного транзистора існує гранична частота fa при якій a зменшується в 
раз.
Частота належить до основних параметрів транзистора. В залежності від неї розрізняють: низькочастотні транзистори fa£ 3 Мгц;
транзистори середніх частот 3 Мгц £ fa£ 30 Мгц;
високочастотні транзистори 30 Мгц £ fa£ 300 Мгц;
зверхвисокочастотні транзистори fa > 300 Мгц.
2. Заступна схема транзистора за схемою увімкнення з загальним емітером
Рис. 2. Заступна схема транзистора за схемою увімкнення з загальним емітером
re і rб мають такий самий фізичний зміст і порядок як і в схемі з загальною базою. Джерелом у вхідному колі нехтуєм. Вхідним струмом у схемі є іб, у вихідному колі показано джерело струму b×іб.
Опір rк(e) =rк(б) /(1+b) враховує зміну колекторного струму внаслідок ефекту модуляції бази.
Вхідним струмом у схемі із загальним емітером є іб, який у 1+b раз менше струму іе . Це означає, що у схемі із загальним емітером у 1+b раз зменшується не тільки активний але й ємнісний опір колекторного переходу, тобто
Ск(е)=( 1+b )×Ск(б) .
Збільшення ємності Ск(е) приводить ще до більшого її впливу в області високих частот. В зв’язку з тим Се(е) , як правило, не враховують.
Диференційний крефіцієнт передачі струму в схемі із загальним емітером також є частотно залежним
fb = fa / (1+b ),
тобто частотні властивості схеми із загальним емітером гірші, ніж схеми із загальною базою.