Частотные свойства биполярных транзисторов

Зависимость значения коэффициента передачи тока транзистора от частоты для каскадов с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).
Онлайн калькулятор зависимости коэффициента передачи тока от частоты

Частотные свойства транзистора – это набор характеристик, которые определяют диапазон частот входных сигналов, в пределах которого прибор тем или иным образом выполняет присущие ему функции по усилению или преобразованию этих сигналов.
Для биполярных транзисторов для определения частотных характеристик принято использовать (среди прочих) частотную зависимость коэффициентов передачи входного тока в схемах ОБ и ОЭ.
Обозначаются эти коэффициенты, как правило: h21б (можно встретить α – альфа) и h21э (или β – бета).

Параметр коэффициента передачи тока транзистора h21б (включённого по схеме с ОБ), как правило, в перечне справочных характеристик не приводится, но его всегда можно рассчитать, исходя из следующего соотношения: α = β/(1 + β).
Значение этого параметра всегда будет меньше 1, т. к. мы помним, что схема ОБ обладает усилением по напряжению, но не усиливает ток. Но дело в данном случае не в этом, а в том, что если мы поочерёдно подставим в эту формулу два значения β (т. е. h21э), например 100 и 50 (разница в 50%), то легко убедимся, что изменение α (т. е. h21б) составляет всего 1%.
А с учётом того, что для каскада с ОБ, как мы помним: K_u ≈ R_к x α/R_э, то и зависимость его усиления по напряжению от β транзистора будет значительно снижена. А потому и частотные свойства по отношению к ОЭ у него окажутся более предпочтительными, так как β транзистора существенно зависит от частоты, а Ku каскада ОЭ – от β. Поясним сказанное рисунком.



Рис.1 Зависимость коэфф-ов передачи тока транзисторов от частоты

Здесь β₀ (h21э) и α₀ (h21б) – это коэффициенты передачи тока транзисторов в, соответственно, схемах ОЭ и ОБ по постоянному току.
f_h21э и f_h21б – это предельные частоты коэффициентов передачи тока (для схем ОЭ и ОБ). Они представляют собой частоты, на которой коэффициенты передачи снижаются в 1,41 раза (на 3 дБ) от максимального значения.
f_т – граничная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером становится равным единице.

Величину коэффициента передачи тока транзисторов в зависимости от рабочей частоты для схемы ОЭ можно определить по следующей формуле:

, где:

h_21э0 – это статический коэффициент передачи тока транзистора для схемы ОЭ (является паспортной характеристикой),
F – это рабочая частота, на которой определяется β,
f_h21э – это предельная частота коэффициента передачи тока для схемы ОЭ.

f_h21э связана с граничной частотой f_т (которая также является паспортной характеристикой) простым соотношением: f_h21э ≈ f_Т/ β₀.

Теперь, после того как мы собрали все данные, можно рассчитать величину коэффициента передачи тока транзистора β на реальной частоте.
А далее, подставив полученное значение в формулу α = β/(1 + β), также получить и значение коэффициента передачи тока и для схемы ОБ.
Сдобрим пройденный материал онлайн калькулятором.

Расчёт зависимости коэффициента передачи тока транзистора от частоты

h21э0 транзистора
Граничная частота усиления транзистора fт (МГц)
Рабочая частота F (МГц)
β транзистора на рабочей частоте
α транзистора на рабочей частоте