В радиолюбительской практике часто возникает необходимость в измерении статического коэффициента усиления по току (обозначаемый как Н21е) мощных биполярных транзисторов. У биполярных транзисторов усиление по току сильно зависит от тока коллектора (эмиттера) и величина Н21е может изменяться в разы. Особенно ярко выражена эта зависимость у транзисторов старых типов. Для примера показаны графики зависимости Н21е от тока коллектора для транзисторов КТ805 и П216,

График П216 из Горюнова

взятые из справочника (ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ Транзисторы. Справочник. Под общей редакцией Н. Н. ГОРЮНОВА.1985г). Так что для получения корректных результатов проводить измерения Н21е нужно при токах коллектора (эмиттера), близких к ожидаемым рабочим – порядка сотен мА и единиц ампер.  А популярные ныне транзистор-тестеры для этого совершенно не годятся, поскольку максимальный испытательный ток коллектора у них не превышает 6,5 мА, а при таких мизерных токах  усиление мощных транзисторов катастрофически падает и показания транзистор-тестера отражают лишь «погоду на Марсе».

STD130007 в транзистор-тестере

Промышленностью СССР выпускался прибор для испытаний мощных транзисторов ППТ, позволяющий измерять Н21е при токе до 100 мА.

Вид ППТ

Маловато конечно, но уже результат измерений будет более близкий к реальному, чем у транзистор-тестера,. Некоторые трудности возникают с тем, что инструкция к ППТ рекомендует измерять Н21е при фиксированном токе базы измерением тока коллектора, но как уже отмечено выше, точность измерения будет невысока, поскольку Н21е зависит от тока коллектора (эмиттера). Поэтому Н21е мощных транзисторов следует измерять при фиксированном токе эмиттера, выставив его максимальным 100 мА, а о величине Н21е судить по полученному току базы.

И всё же лучшим решением будет самостоятельно изготовить прибор или стенд для измерения Н21е мощных биполярных транзисторов. В Инете представлено много разных схем подобных приборов на любой вкус и кошелёк.

Простейшее решение получается при наличии лабораторного блока питания с функцией стабилизатора тока. Схема такого стенда представлена на рис.1.

рис.1 Схема простейшего стенда измерения Н21е мощных транзисторовl

Он состоит из моего ЛБП с функцией стабилизатора тока,

Индикация-тока-коллектора-на-блоке-питания

описанного здесь , цифрового мультиметра, включенного в режим миллиамперметра и двух встречно-параллельно включенных светодиодов белого или синего свечения, используемых в качестве двухстороннего низковольтного стабилитрона. Сильная отрицательная обратная связь между коллектором и базой транзистора через светодиод и миллиамперметр удерживает транзистор в активном режиме, для которого справедливы следующие соотношения:

Iк=Iэ – Iб,    Н21е= Iк/ Iб=(Iэ – Iб)/Iб= Iэ/Iб – 1

при Н21е больше 10 с достаточной точностью можно считать, что Н21е = Iэ/Iб

При этом напряжение коллектор-эмиттер испытуемого транзистора фиксировано на уровне 2,8-3в для германиевых транзисторов и 3-3,4в  – для кремниевых, поскольку равно сумме стабильных напряжений на светодиоде и эмиттерном переходе транзистора. При таком  небольшом напряжении исключается заметный саморазогрев транзистора при измерении и нет необходимости ставить его на радиатор.

Вид-измерительных-щупов

Конструкция простейшего стенда показана на фото. Фактически это только спаянные встречно параллельно светодиоды светодиоды и соединительные провода с зажимами типа «крокодил». Само измерение заключается в установке величины испытательного тока эмиттера на ЛБП, подключении испытуемого транзистора согласно его цоколёвке к стенду, кратковременном прикасании светодиода к базе транзистора и считывании показаний миллиамперметра. Момент касания  индицируется свечением светодиода. При Н21е больше 10 с достаточной точностью можно считать, что Н21е = Iэ/Iб    Пример такого измерения показан на фото.

Измерение-тока-базы-STD130007-при-Iк=116мА

При подборе идентичных по усилению пар и «четвёрок» транзисторов никаких арифметических расчётом не требуется, просто ориентируемся по одинаковому току базы. И все измерения проходят очень быстро. Так мне при подготовке набора для сборки УМЗЧ_Ge на германиевых транзисторах   для подбора «четвёрок» транзисторов П214а, П213б на сортировку более 300 транзисторов понадобилось всего 1 час.

Для подключений транзисторов с планарными выводами удобно применять панельку с нулевым усилием (ZIF панель), разместив её на макетной плате вместе со светодиодами и кнопкой включения измерения. Схема такого стенда показана на рис.2.

рис.2 Схема стенда-приставки на основе ZIF панели

а конструкция на фото.

Стенд-на-основе-ZIF-панели

Дабы на путаться в подключении, цвета проводов подключения стенда к ЛБП или к ППТ-1 соответствуют первой букве названия выводов транзистора: красный — К(оллектор), белый- Б(аза), чёрный – Эмиттер.

Стенд-на-основе-ZIF-панели_2

Стенд-на-основе-ZIF-панели_3

Ниже приведена сравнительная таблица результатов измерений Н21е при помощи транзистор-тестера и описанного выше простейшего стенда не только биполярных транзисторов  средней и большой мощности. Испытания при 4 градациях токах эмиттера (от 116 мА до 1.6А) позволило достаточно информативно оценить зависимость усиления транзисторов от тока.

Результаты измерения усиления по току мощных биполярных транзисторов

Как видим,  разница показаний для современных транзисторов достигает 1.5-2 раз, а для устаревших транзисторов – до 2-3 раз. Также видно, что мощные транзисторы уже почти полностью «раскрываются» при токе эмиттера порядка 100 мА, т.е. измерения при помощи прибора ППТ дадут достаточно близкое к реальному значение Н21е.

Также были проведены измерения Н21е некоторых популярных пар комплементарных транзисторов, дабы оценить их  применимость в УМЗЧ малогабаритных приемников. При типовой схеме, питании приемника 9в и сопротивление громкоговорителя 8 Ом пиковый ток выходных транзисторов может достигать 500 мА. Как видим,  популярная пара КТ315,КТ361 уже при амплитуде тока 116 мА уже практически полностью теряет усиление, т.е. реально с ними на 8-омной нагрузке удалось получить максимальную мощность с приемлемыми искажениями  (не более 10%) всего лишь 26 мВт(!),

Кг_9в_КТ315_361_8 ом_26 мВт

что и подтвердили испытания на специально созданном макете УМЗЧ.

Схема макета УМЗЧ

Фото-макета-УМЗЧ

Высочайшую, практически идеальную, линейность зависимости усиления от тока эмиттера показала пара транзисторов BD139, BD140 при высоком значении самого Н21е. И результат соответствующий – 740 мВт при Кг=5,9%.

Кг_9в_вольтодобавка_BD139_140_8 ом_740 мВт

Их, на мой взгляд, и следует применять в выходных каскадах УМЗЧ маломощных приемников.

С.Э Беленецкий (US5MSQ)                                      май 2025г.                                          г.Киев