«А»: Удивительно, что изменение напряжения Uб-э буквально на несколько десятков милливольт (при фиксированном Uк-э) оказывает такое крутое влияние на величину коллекторного тока!
«С»: Но самое главное, что варьируя потенциал Uб-э ПО НАШЕЙ ВОЛЕ, схемотехнически, мы приступаем к овладению фантастическими возможностями транзистора!
«Н»: Однако, на семействе выходных характеристик отмечен и такой параметр как НАКЛОН, если я не ошибаюсь?
«С»: Нет, Незнайкин, не ошибаешься! Наклон характеристики характеризуется отношением ΔIк/ΔUк-э. Существуют транзисторы, у которых этот наклон стремится к нулю! Или, можно сказать, отношение ΔUк-э/ΔIк — стремится к бесконечности!
Эта зависимость называется еще ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ ВЫХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ и обозначается как rкэ(rсе).
rкэ = ΔUк/ΔIк | при Uб-э = const.
«Н»: А что представляет из себя параметр S?
«С»: Изменение коллекторного тока в зависимости от изменения напряжения база — эмиттер, получило определение КРУТИЗНА или S.
S = ΔIк/ΔUб-э| при Uк-э = const.
«А»: А теперь можем перейти к рассмотрению ПЕРЕДАТОЧНОЙ (переходной) ХАРАКТЕРИСТИКИ?
«С»: Вполне! Это очень наглядная характеристика, показывающая зависимость коллекторного тока от напряжения база — эмиттер. Но запомним, что при ФИКСИРОВАННОЕ Uк-э! Поскольку, если Uк-э варьируется, то в таком случае имеем СЕМЕЙСТВО переходных характеристик!
«Н»: Ну, а для чего тогда необходима ВХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА?
«С»: Для чувства комфорта, дорогой Незнайкин! В некоторых случаях удобно знать зависимость Uб-э от базового тока Iб. И, кроме того, при профессиональных расчетах параметров и режимов электронных узлов. Также для описания входной цепи транзистора как нагрузки, соединенной с входным источником напряжения, скажем…
При этом вводят такое понятие, как ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ:
rве(rбэ) = ΔUб-э/ΔIб | при Uк-э = const.
И, наконец, мы говорили, что B = Iк/Iб. Помните?
«А»: Да, но мы говорили не о B, а о β, насколько я помню?
«С»: А я именно потому и вернулся к этому вопросу! Повторение — мать учения! Итак, запишем:
β = ΔIк/ΔIб; B = Iк/Iб
«Н»: А что, между ними есть разница?
«С»: Да как не быть? Вот типовая зависимость коэффициентов статического и динамического усиления по току от величины коллекторного тока для маломощного транзистора (см. рис. 13.9).
Кстати, уточним на всякий случай, что:
β = ΔIк/ΔIб | при Uк-э = const!
«Н»: Ну, наконец, мы кое-что знаем о транзисторе!
«С»: Ты уверен? Информация к размышлению: полное количество параметров транзистора превышает СЕМЬСОТ!
«А»: Я не думал, что так много! Но ведь в практической схемотехнике применяется много меньше?
«С»: Немногим более двух десятков!.. Но, друзья мои, пора переходить к ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ параметрам транзистора!
«А»: Насколько я знаю, существует частотная зависимость коэффициента усиления по току для реальных транзисторов. И она определяется не в последнюю очередь их технологическими параметрами. Такими, как толщина базы, площади р — n-переходов и все такое прочее.
Ну и, кроме того, наличием паразитных емкостей.
«С»: Абсолютно верно! Я бы только сказал, что технологические параметры определяют высокочастотные свойства транзисторов В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ!
Полезно и даже необходимо принять во внимание еще несколько параметров. Например, fβ.
fβ — это частота, при которой коэффициент усиления транзистора по току уменьшается на 3 дБ. Наряду с fβ используется и частота fT. Это такая частота, при которой коэффициент усиления по току β = 1. Они связаны следующим соотношением:
fT = β∙fβ
Употребляется еще и такой параметр, как fs — граничная частота крутизны транзистора:
fS = 10∙fβ
Отмечают также и максимальную частоту генерации fmax, которая, примерно, вдвое выше, чем fT.
«А»: А что такое частота fα?
«С»: Достаточно запомнить, что fα = fT! fα — это граничная частота усиления в схеме с ОБ, a fβ — граничная частота усиления в схеме с ОЭ.
«А»: Так вот почему в разработках прежних лет так широко использовались схемы высокочастотных каскадов, использующих конфигурацию с общей базой!
«С»: Да, пока не появились современные высокочастотные транзисторы, у которых fT достигает нескольких ГИГАГЕРЦ, что дает возможность использовать преимущества схем с ОЭ в диапазоне частот до нескольких сотен мегагерц!
«А»: Часто приходится встречать упоминание о так называемом ЭФФЕКТЕ МИЛЛЕРА. Что это такое?
«С»: Дело в том, что в реальных схемах образуются паразитные емкости: С1 — монтажа и подводящих цепей; С2 — емкость эмиттер — база; С3 — емкость коллектор — база и С4 — емкость коллектор — эмиттер. Все это приводит к появлению емкости, называемой ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ВХОДНОЙ ЕМКОСТЬЮ схемы С$.
Cs = C1 + C2 + |A|C3.
Здесь A — коэффициент усиления схемы по напряжению.
Такое увеличение емкости перехода коллектор — база называется эффектом Миллера. Для схемы с ОЭ можно записать:
Cs ~= |А|СЗ.
«А»: Жизнь бьет ключом и все по голове! Непросто применять схемы с ОЭ в высокочастотной схемотехнике, как я погляжу!
«С»: Весьма непросто! Но преимущества ОЭ так велики, что разработан целый ряд транзисторов, у которых удалось существенно понизить емкость С3 (коллектор — база). В десятки раз! По сравнению с обычными транзисторами. Чтобы не было никаких недоразумений, договоримся, что под «обычными транзисторами» мы будем подразумевать КТ315.
«А»: У любителей они известны, как «семечки»!
«С»: Да, но вообще стоит заметить, что эти самые «семечки» — отличные универсальные транзисторы…
«А»:…Которые с успехом применяются в высокочастотных схемах!
«С»: Когда для этой цели под рукой нет ничего более подходящего! Кстати, согласно справочнику, для всех индексов транзистора КТ315 емкость С3 (коллектор — база) составляет 7 пФ, а для КТ315Ж — 10 пФ! А вот для специализированного ВЧ транзистора КТ339А — не более 2пФ! А это — существенная разница! У германиевого транзистора ГТ329 емкость меньше, чем 2 пФ.
А вот у ГТ341 — не более 1 пФ! У прекрасного специализированного транзистора КТ399А (он действительно имеет параметры международного класса) емкость коллектор — база меньше, чем 1,4 пФ!
«А»: Выходит, что хотя КТ315 и КТ339А имеют примерно равные fT, я никогда не получу при использовании КТ315 такое усиление на высоких частотах, как для КТ339А?
«С»: В одной и той же схеме подключения — никогда! И примирись с этим заранее! Поэтому в радиоприемных устройствах высокого класса (а мы собираемся строить именно такое) следует в радиочастотных цепях применять ТОЛЬКО специализированные малошумящие транзисторы!
