Статические характеристики

При анализе усилительных схем на транзисторах широко используются т.н. статические характеристики. Статическими характеристиками транзисторов называют графики, выражающие функциональную связь между постоянными токами и напряжениями на электродах транзистора.

В зависимости от того, какие токи и напряжения принимаются за независимые переменные, возможны различные системы функциональной связи и соответствующие им семейства статических характеристик. В общем случае связь между токами и напряжениями на трех электродах транзистора можно выразить шестью различными системами (по четыре семейства характеристик в каждой системе).

Мы не будем здесь рассматривать все эти случаи, а обратимся сразу к системе, получившей наибольшее распространение. Это т.н. система статических \({H}\)-параметров (или гибридная система), которая соответствует наиболее распространенной группе малосигнальных параметров (\({h}\)-параметров) и имеет ряд преимуществ перед другими системами.

В данной системе в качестве независимых переменных приняты входной ток и выходное напряжение:

\({U}_{вх} = {f}{(}{{I}_{вх}, {U}_{вых}}{)}\)

\({I}_{вых} = {f}{(}{{I}_{вх}, {U}_{вых}}{)}\)

В статическом режиме эти зависимости выражаются четырьмя семействами характеристик:

• входными

  \({U}_{вх} = {f}{(}{{I}_{вх}}{)}\left|{\atop{{U}_{вых}={const}}}\right.\)

• выходными

  \({I}_{вых} = {f}{(}{{U}_{вых}}{)}\left|{\atop{{I}_{вх}={const}}}\right.\)

• обратной связи

  \({U}_{вх} = {f}{(}{{U}_{вых}}{)}\left|{\atop{{I}_{вх}={const}}}\right.\)

• прямой передачи

  \({I}_{вых} = {f}{(}{{I}_{вх}}{)}\left|{\atop{{U}_{вых}={const}}}\right.\)

Заметим, что для разных схем включения транзистора в качестве входных и выходных выступают токи и напряжения на его различных электродах. Поэтому вид статических характеристик зависит от схемы включения транзистора.

Для однозначного установления зависимости между токами и напряжениями транзистора достаточно иметь два семейства характеристик из четырех названных. Другие два могут быть найдены с помощью перестроений. На практике наибольшее распространение получили входные и выходные характеристики. Характеристики прямой передачи и обратной связи обычно выступают в роли второстепенных.

Статические характеристики имеют большое значение при анализе работы самых разнообразных усилительных схем. По статическим характеристикам выбирается оптимальное положение рабочей точки транзистора по постоянному току, вычисляются допустимые амплитуды колебаний переменного напряжения и тока на входе усилителя, анализируется линейность усиления и многие другие показатели схемы. По выходным характеристикам можно определить, правильно ли согласован усилительный каскад с нагрузкой, и предсказать поведение этого каскада при изменениях характера нагрузки.

В реальных схемах транзисторных усилителей в качестве входных токов и напряжений выступают напряжения и токи на конкретных электродах. Например, для схемы с ОЭ входным напряжением будет напряжение на участке эмиттер—база (\({U}_{ЭБ}\)), а выходным током — ток коллектора (\({I}_{К}\)). Часто статические характеристики транзисторных схем называют по имени электрода, ток которого эти характеристики отражают. Так, в приведенном выше случае мы будем говорить о выходных коллекторных характеристиках.