Tranzistor kao četveropolOsnove fizičke elektronike

Matko Mužević

14. prosinca 2011.

Tranzistor kao četveropol

• Bilo koji sklop ili element koji ima dva izvoda za ulazni signal i dva izvoda za izlazni signal

• Tranzistor ima tri izvoda, tako da je jedan izvod zajednički za ulazni i izlazni krug

• Zanimljivi su nam: – Ulazni napon u1,

– Ulazna struja i1,

– Izlazni napon u2,

– Izlazna struja i2

ZE - spoj

ZB - spoj

• Dijele se u dvije grupe:

1. Pasivni – nemaju energetski izvor unutar izvoda, struje i naponi unutar njega posljedica su vanjske energije npr. filtri, transformatori itd.

2. Aktivni – posjeduju izvor energije unutar četveropola – pojačivači• preduvjet za tranzistor: postojanje linearnih odnosa (mali signali)

• Električne veličine četveropola određene su sa četiri promjenjive veličine, tj. s naponima i strujama na ulaznim i izlaznim izvodima

• Povezujemo ih u dvije jednadžbe s dvije arbitrarno odabrane nezavisne veličine:

• Napravimo li totalni diferencijal dobivamo:

• Ovo možemo napisati u puno preglednijem obliku:

– Umjesto oznaka za diferencijalne veličine koristimo izraze za trenutačne vrijednosti npr. ∆I1 prelazi u trenutačnu vrijednost izmjenične struje i1 itd.

– Umjesto oznaka za parcijalne derivacije koristimo koeficijente h11 itd. koji predstavljaju kontantne veličine i zovu se h-parametrima

• Za tranzistor u ZE – spoju pojedine promjenljive veličine su jednake:

• Za tranzistor u ZB – spoju pojedine promjenljive veličine su jednake:

• A iznosi su im analogni iznosima spoju tranzistora sa zajedničkim emiterom.

• Svi h – parametri su međusobno zavisni, a tu zavisnost određujemo:

• Jednadžbe za spoj sa zajedničkim emiterom:

• I sa zajedničkom bazom:

• Stavljamo:

• Uvrstimo li (*) u (4) i eliminiramo ic dobivamo (kada sredimo):

• Ovo uvrstimo u (3) i sredimo:

• Koristivši relacije

• I uspoređivanjem s relacijama (1) i (2) dobivamo relacije između koeficijenata:

• Gdje smo uveli determinantu:

• Na analogan način se računaju i relacije među drugim koeficijentima.

• Pri pisanju jednadžbi za definiranje četveropola koristili smo u1 i i2 kao nezavisne veličine.

• Ovakvih kombinacija ima 6 ali su nam zanimljive jos dvije:

• Kada su i1 i i2 nezavisne:

• Koeficijenti r nam imaju dimenziju otpora

• Te kada su u1 i u2 nezavisni:

• Parametri g nam imaju dimenziju vodljivosti.

• Sve ove jednadžbe možemo postaviti u obliku matrica:

• Koeficijenti r i g su obično realne veličine pri niskofrekvencijskim primjenama

• Općenito su kompleksne veličine, a onda su parametri z i y

• Parametri h, z i y se međusobno mogu transformirati

• Parametri tranzistora nisu konstantne veličine, ovise o temperaturi i radnoj točki

Ovisnost he o struji kolektora

Ovisnost he parametara odnaponu kolektor-emiter

• h - parametri se najviše primjenjuju za analizu tranzistorskih sklopova

• teži su za razumiti od r i g parametara

• puno lakši za mjerenje

Literatura

• Šurina, T.: Tranzistorska tehnika, Tehnička knjiga, Zagreb, 1984.