Вольта-мперные характеристики транзистора в схеме с ОБ приведены на рис. 3.5. Выходные характеристики отражают зависимость тока коллектора Iк от напряжения коллектор-база Uкб при фиксированном токе эмиттера Iэ(рис. 3.5, а). Вольт-амперные характеристики имеют три характерные области: 1 – нелинейная начальная область (область насыщения), 11– линейная область (рабочая область) и 111 – пробой коллекторного перехода (нерабочая область). Для схемы с ОБ характерно расположение области 1 левее оси координат. Это обусловлено тем, что напряжение на коллекторном переходе в схеме с ОБ определяется суммой jо + Uкб (см. рис. 3.2, г). Поэтому при Uкб = 0 дырки, инжектированные эмиттером и дошедшие до коллектора, втягиваются внутренним полем коллекторного перехода и создают ток Iк, близкий по величине к току Iэ. При отрицательном напряжении на коллекторе (левее оси ординат) коллектор, так же, как и эмиттер, инжектирует в базу встречный поток электронов, поэтому результирующий ток резко уменьшается. В таком режиме база наводнена (т. е. насыщена) неосновными носителями, поэтому этот режим называется режимом насыщения. Как известно (см. 3.8) зависимость выходного тока Iк от входного Iэ определяется выражением: Iк = aIэ + Iко. В соответствии с этим выражением, ток Iк в рабочей линейной области 11 при постоянном токе Iэ должен оставаться постоянным. Некоторое увеличение тока Iк обусловлено увеличением коэффициента a, а также приращением тока Iкопри увеличении напряжения на коллекторе. Рис. 3.5. Характеристики транзистора, включённого с общей базой: а – выходные; б – входные Возрастание тока Iк на выходных характеристиках при повышении напряжения Uкб характеризуется дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода: rк = DUк /DIк, при Iэ = const. (3.15) Сопротивление rк может быть найдено как отношение приращений напряжения и тока, при постоянном токе Iэ, равном номинальному для транзистора. У маломощных транзисторов величина rк составляет 0,5 – 1 МОм. При повышении температуры растёт неуправляемый ток коллектора Iк0, его величина примерно удваивается при повышении температуры на каждые 100С. Из-за малости тока Iк0абсолютноеувеличение тока Iк незначительно, поэтому транзистор в схеме с ОБ считается достаточно температурно-стабильным. Входные характеристики транзистора в схеме с ОБ (рис. 3.5, б) представляют собой зависимость тока Iэ от напряжения Uэб при постоянном напряжении Uкб. Они по виду близки к прямой ветви вольт–амперной характеристики диода. Входная характеристика, снятая при большем напряжении Uкб, располагается левее и выше. Это объясняется тем, что при подаче напряжения Uкбпо цепи коллектор – база протекает неуправляемый ток Iко и на внутреннем сопротивлении базы создается напряжение, которое обеспечивает дополнительное прямое смещение эмиттерного перехода и, как следствие, увеличение тока Iэ. Это свидетельствует о наличии обратной связи в транзисторе. Характеристики транзистора в схеме с ОБ. Транзистор в схеме
Характеристики транзистора в схеме с ОБ
Похожие статьи:
poznayka.org
Транзистор
Доброго дня уважаемые радиолюбители!Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы продолжим изучение полупроводников. На прошлом занятии мы рассматривали диоды, а на этом занятии рассмотрим более сложный полупроводниковый элемент – транзисторы.
Транзистор является более сложной полупроводниковой структурой, чем диод. Он состоит из трех слоев кремния (бывают еще и германиевые транзисторы) с разной проводимостью. Это могут быть структуры типа n-p-n или p-n-p. Функционирование транзисторов, также как и диодов, основывается на свойствах p-n переходов.
Центральный, или средний слой, называют базой (Б), а два других соответственно – эмиттер (Э) и коллектор (К). Следует отметить, что существенной разницы между двумя типами транзисторов нет, и многие схемы могут быть собраны с тем или другим типом, при соблюдении соответствующей полярности источника питания. На рисунке ниже приведено схемное изображение транзисторов, транзистор p-n-p отличается от транзистора n-p-n направлением стрелки эмиттера:
Выделяют два основных типа транзисторов: биполярные и униполярные, которые различаются по конструктивным особенностям. В рамках каждого типа существует много разновидностей. Главное различие этих двух типов транзисторов заключается в том, что управление процессами, происходящими в ходе работы прибора, в биполярном транзисторе осуществляется входным током, а в униполярном транзисторе – входным напряжением.
Биполярные транзисторы, как уже говорилось выше, представляют собой слоенный пирог из трех слоев. В упрощенном виде транзистор можно представить как два встречно включенных диодов:
(при этом, следует отметить, что переход база – эмиттер представляет собой обычный стабилитрон, напряжение стабилизации которого 7…10 вольт). Исправность транзистора можно проверить также как и исправность диода, обычным омметром, измеряя сопротивление между его выводами. Переходы, аналогичные имеющимся в диоде, существуют в транзисторе между базой и коллектором, а также между базой и эмиттером. На практике такой способ для проверки транзисторов используется очень часто. Если омметр подключить между коллекторным и эмиттерным выводами, прибор покажет разрыв цепи (при исправном транзисторе), что естественно так как диоды включены встречно. А это означает, что при любой полярности приложенного напряжения один из диодов включен в прямом направлении, а второй в обратном, поэтому ток проходить не будет.
Объединение двух пар переходов приводит к проявлению чрезвычайно интересного свойства, именуемого транзисторным эффектом. Если к транзистору между коллектором и эмиттером приложить напряжение, тока практически не будет (о чем и говорилось чуть выше). Если же произвести подключение в соответствии со схемой (как на рисунке ниже), где на базу через ограничивающее сопротивление (чтобы не повредить транзистор) подается напряжение, то через коллектор будет проходить ток более сильный чем ток базы. При повышении тока базы ток коллектора тоже будет увеличиваться.
С помощью измерительного прибора можно определить соотношение токов базы, коллектора и эмиттера. Это можно проверить простым способом. Если сохранить напряжение питания, к примеру на уровне 4,5 В, изменив значение сопротивления в цепи базы с R до R/2, ток базы удвоится, пропорционально увеличится и ток коллектора, к примеру:
| U=4,5 В; сопротивление =R | U=4,5 В; сопротивление =R/2 |
| Iб=1 мА | Iб=2 мА |
| Iэ=100 мА | Iэ=200 мА |
| Iк=99 мА | Iк=198 мА |
Следовательно, при любом напряжение на сопротивление R, ток коллектора будет в 99 раз больше тока базы, то есть транзистор имеет коэффициент усиления по току равный 99. Другими словами, транзистор усиливает ток базы в 99 раз. Этот коэффициент обозначают буквой ?. Коэффициент усиления равен отношению тока коллектора к току базы:
? = Iк/Iб
На базу транзистора можно подать и переменное напряжение. Но, необходимо, чтобы транзистор работал в линейном режиме. Для нормального функционирования в линейном режиме транзистору следует подать на базу постоянное напряжение смещения и подвести переменное напряжение, которое он будет усиливать. Таким образом транзисторы усиливают слабые напряжения, поступающие к примеру с микрофона, до уровня, который способен привести в действие громкоговоритель. Если коэффициент усиления не достаточен, можно использовать несколько транзисторов или их последовательных каскадов. Чтобы при соединении каскадов не нарушать режимов работы каждого из них по постоянному току ( при которых обеспечивается линейность), используют разделительные конденсаторы. Биполярные транзисторы обладают электрическими характеристиками, обеспечивающими им определенные преимущества по сравнению с другими усилительными компонентами.
Как мы уже знаем, существуют еще (кроме биполярных) и униполярные транзисторы. Коротко рассмотрим два их них – полевые и однопереходные транзисторы. Как и биполярные они бывают двух типов и имеют по три вывода:
Электродами полевых транзисторов являются: затвор – З, сток – С, соответствующий коллектору и исток – И, отождествляемый с эмиттером. Полевые транзисторы с n- и p- каналом различаются по направлению стрелки затвора. Однопереходные транзисторы, которые иногда называют двухбазовыми диодами, в основном используются в схемах генераторов импульсных периодических сигналов.
Имеется три фундаментальных схемы включения транзисторов в усилительном каскаде:
? с общим эмиттером (а)
? с общим коллектором (б)
? с общей базой (в)
Биполярный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, в зависимости от выходного сопротивления источника питания R1 и сопротивления нагрузки Rн усиливает входной сигнал и по напряжению, и по току. Коэффициент усиления биполярного транзистора обозначается как h31э (читается: аш-два-один-э, где э – схема с общим эмиттером), и у каждого транзистора он разный. Величина коэффициента h31э (его полное название – статический коэффициент передачи тока базы h31э) зависит только от толщины базы транзистора (ее изменить нельзя) и от напряжения между коллектором и эмиттером, поэтому при небольшом напряжении (менее 20 В) его коэффициент передачи тока при любом токе коллектора практически неизменен и незначительно увеличивается при увеличении напряжения на коллекторе.
Коэффициент усиления по току – Кус.i и коэффициент усиления по напряжению – Кус.u биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, зависит от отношения сопротивления нагрузки (на схеме обозначено как Rн) и источника сигнала (на схеме обозначено как R1). Если сопротивление источника сигнала в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по напряжению чуть меньше единицы (0,95…0,99), а коэффициент усиления по току равен h31э. Когда сопротивление источника сигнала более чем в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по току остается неизменным (равным h31э), а коэффициент усиления по напряжению уменьшается. Если же, наоборот, входное сопротивление уменьшить, то коэффициент усиления по напряжению становится больше единицы, а коэффициент усиления по току, при ограничении протекающего через переход база-эмиттер транзистора тока, не изменяется. Схема с общим эмиттером – единственная схема включения биполярного транзистора, которая требует ограничения входного (управляющего) тока. Можно сделать несколько выводов: – базовый ток транзистора нужно ограничивать, иначе сгорит или транзистор, или управляющая им схема; – с помощью транзистора, включенного по схеме ОЭ, очень легко управлять высоковольтной нагрузкой низковольтным источником сигнала. Через базовый, а следовательно и коллекторный переходы протекает значительный ток при напряжении база-эмиттер всего 0,8…1,5 В. Если амплитуда (напряжение) больше этого значения – нужно поставить между базой транзистора и выходом управляющей схемы токоограничивающий резистор (R1). Рассчитать его сопротивление можно по формулам:
Ir1=Irн/h31э R1=Uупр/Ir1 где:
Irн – ток через нагрузку, А; Uупр – напряжение источника сигнала, В; R1 – сопротивление резистора, Ом.
Еще одна особенность схемы с ОЭ – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора можно практически уменьшить до нуля. Но для этого надо значительно увеличивать базовый ток, что не очень выгодно. Поэтому такой режим работы транзисторов используют только в импульсных, цифровых схемах.
Транзистор, работающий в схеме усилителя аналогового сигнала, должен обеспечивать примерно одинаковое усиление сигналов с разной амплитудой относительно некоторого “среднего” напряжения. Для этого его нужно немножко “приоткрыть”, постаравшись не “переборщить”. Как видно из рисунка ниже (левый):
ток коллектора и падение напряжения на транзисторе при плавном увеличении тока базы вначале изменяются почти линейно, и лишь потом, с наступлением насыщения транзистора, прижимаются к осям графика. Нас интересуют только прямые части линий (до насыщения) – очевидно, что они символизируют линейное усиление сигнала, то есть, при изменении управляющего тока в несколько раз во столько же раз изменится и ток коллектора (напряжение в нагрузке).
Форма аналогового сигнала показана на рисунке выше (справа). Как видно из графика, амплитуда сигнала постоянно пульсирует относительно некоего среднего напряжения Uср, причем она может как увеличиваться, так и уменьшаться. Но биполярный транзистор реагирует только на увеличение входного напряжения (вернее тока). Вывод: нужно сделать так, чтобы транзистор даже при минимальной амплитуде входного сигнала был немножко приоткрыт. При средней амплитуде Uср он откроется чуть сильнее, а при максимальной Umax откроется максимально. Но при этом он не должен входить в режим насыщения (см.рис. выше) – в этом режиме выходной ток перестает линейно зависеть от входного, в следствии чего происходит сильное искажение сигнала.
Обратимся снова к форме аналогового сигнала. Так как и максимальная и минимальная амплитуды входного сигнала относительно средней примерно одинаковы по величине (и противоположны по знаку), то нам нужно подать на базу транзистора такой постоянный ток (ток смещения – Iсм), чтобы при “среднем” напряжении на входе транзистор был открыт ровно наполовину. Тогда при уменьшении входного тока транзистор будет закрываться и ток коллектора будет уменьшатся, а при увеличении входного тока он будет открываться еще сильнее.
radio-stv.ru
Транзистор относится к категории полупроводниковых приборов. В электротехнике он используется как генератор и усилитель электрических колебаний. Основой прибора является кристалл, расположенный в корпусе. Для изготовления кристалла используется специальный полупроводниковый материал, по своим свойствам находящийся в промежуточном положении между изолятором и проводником. Транзистор применяется в радио- и электронных схемах. Данные приборы могут быть биполярными и полевыми. Каждый из них обладает собственными параметрами и характеристиками. Особенности биполярных транзисторовЭлектрический ток в биполярных транзисторах образуется электрическими зарядами, имеющими положительную и отрицательную полярность. Дырки переносят положительную полярность, а электроны – отрицательную. Для данного вида устройств используются германиевые или кремниевые кристаллы, обладающие индивидуальными особенностями, которые учитываются при создании электронных схем. Основой кристалла служат сверхчистые материалы. К ним добавляются специальные примеси в точной дозировке. Именно они оказывают влияние на возникновение в кристалле электронной или дырочной проводимости. Они обозначаются соответственно, как n- или р-проводимость. Происходит формирование базы, являющейся одним из электродов. Специальные примеси, введенные в кристаллическую поверхность, изменяют проводимость базы на противоположное значение. В результате, образуются зоны n-р-n или р-n-р, к которым подключаются выводы. Таким образом, происходит создание транзистора. Источник носителей заряда называется эмиттером, а собиратель носителей является коллектором. Между ними располагается зона, исполняющая роль базы. Выводы прибора называются в соответствии с подключенными электродами. При поступлении на эмиттер входного сигнала в виде небольшого электрического напряжения, в цепи между ним и коллектором будет протекать ток. Форма этого тока совпадает с входным сигналом, однако его значение существенно увеличивается. Именно в этом заключаются усиливающие свойства транзистора. Работа полевого транзистораВ полевых транзисторах направленное движение электронов или дырок образуется под воздействием электрического поля, которое создается на третьем электроде приложенным напряжением. Из одного электрода выходят носители, поэтому он называется истоком. Второй электрод, на который поступают заряды, носит название стока. Третий электрод, управляющий движением частиц, называется затвором. Токопроводящий участок, ограниченный стоком и истоком, именуется каналом, поэтому данные устройства еще известны как канальные. Сопротивление канала изменяется под действием напряжения, образующегося на затворе. Этот фактор оказывает воздействие на протекающий по каналу электрический ток. Тип носителей заряда влияет на характеристики полевых транзисторов. В n-канале происходит направленное движение электронов, а в р-канале перемещаются дырки. Таким образом, ток появляется под действием носителей лишь с каким-то одним знаком. В этом состоит основное отличие полевых и биполярных транзисторов. Принцип работы каждого полевой транзистора заключается в однополярном токе, требует постоянного напряжения, чтобы обеспечить начальное смещение. Значение полярности зависит от типа канала, а напряжение связано с тем или иным типом устройства. В целом, они надежны в эксплуатации, могут работать в широком диапазоне частот, имеют большое входное сопротивление. |
electric-220.ru
Биполярные транзисторы. Характеристики и схемы соединений
Открытие полупроводников позволило создать не только диоды и тиристоры, но и тоже не менее популярные усилительные устройства – транзисторы. Они активно применяются в электронике и схемотехнике, а также современный прогресс позволил применять их и в силовой электронике. Более подробно мы рассмотрим биполярные транзисторы в этой статье.
Содержание:
Структура и принцип работы транзистора
В отличии от тиристоров и диодов, транзистор имеет двух переходную структуру. Она может быть двух видов – p-n-p проводимость, в которой по средине расположен полупроводник с электронной проводимостью, а по бокам с дырочной. Схема ниже:
Или же n-p-n:
Каждый из этих переходов имеет особенности обычных диодов. Если к левому переходу приложить напряжение в прямом направлении (положительный потенциал к р-полупроводнику, а негативный к n-полупроводнику), то в левом переходе появится прямой ток. Основные носители начнут переходить с левого полупроводника в средний, где они станут уже не основными. Если же к правому переходу приложить напряжение обратной полярности, то основные носители не будут создавать ток. При этом будет существовать только ток, который создается неосновными носителями. Но если в средней зоне появится значительное количество неосновных носителей за счет диффузии через левый переход, то и в правом переходе ток возрастет. Таким образом можно регулировать ток правого перехода, изменением его в левом переходе. Средний полупроводник зовут базой (на схеме Б), тот, к которому напряжение приложено в прямом направлении – эмиттером (на схеме Е), а в обратном – коллектором (К). На рисунках выше показаны обозначение транзисторов на принципиальных схемах. Вывод эмиттера показан стрелкой. Поскольку в работе транзистора принимают участия носители обеих знаков – его называют биполярным.
Основные носители эмиттера, что проникают в базу, создают ток коллектора Iк, но некоторая их часть (примерно 1-2%) отправляется в базу. Все три тока подчиняются первому закону Кирхгофа IE =Iб+Iк. если такое выражение справедливо для токов, то оно будет справедливо и для его приращений ∆IE =∆Iб+∆Iк.
Схемы соединения транзисторов
Существует три схемы соединения транзистора: с общей базой, с общим эмиттером и коллектором соответственно. Рассмотрим детальней каждую из них.
Общая база
Схема будет выглядеть так:
В данном случае входным током будет IЕ, а выходным IК. Коэффициентом усиления называют зависимость приращения тока коллектора от тока эмиттера и он имеет вид h31б= ∆Iк/∆IE. Поскольку ∆IE =∆Iб+∆Iк, то h31б<1. Обычно h31б= 0,98÷0,99, поскольку Iб составляет 1-2% от IE.
Вольт-амперная характеристика транзистора при отсутствии тока эмиттера представляет собой обратную характеристику диода (между коллектором и базой напряжение обратной полярности). Если создать ток между эмиттером и базой, возрастет ток (будем обозначать далее как I) коллектора. При различных значениях IЕ будут различные значения вольт-амперных характеристик транзистора, которые создают, так называемое семейство характеристик транзистора, которые приведены ниже:
Зависимость I от приложенного между ним и базой напряжения (входная характеристика транзистора) представляет собой ничто иное как прямую ветку характеристику диода. Также на I эмиттера оказывает влияние и напряжение между коллектором и базой и чем оно выше, тем сильнее характеристика смещается влево, как показано на рисунке ниже:
Но данное смещение наблюдается только в промежутке от 0 до 10 В, при увеличении напряжений характеристики смещаться не будут. Поскольку большинство транзисторов работают при UК>10 В, то входную характеристику считают независимой от входного напряжения.
Схема с общим эмиттером
Такая схема включения дает реальное усиление выходного тока I. Схема ниже:
Коэффициент усиления это как и раньше отношение выходного I к входному, но теперь входным будет IБ, так что получим:
Если учесть что h31б= 0,98÷0,99; имеем h31Е= 50÷98, что значительно выше единицы. Это главное преимущество этой схемы.
Вольтамперные характеристики схемы с общим эмиттером ОЭ напоминают те, что соответствуют схеме с общей базой ОБ, но расположены в первом квадранте и показаны ниже:
Здесь имеем два p-n перехода с потенциальным барьером, электрические поля в которых направлены встречно и взаимно компенсируются, поэтому при UК=0, коллекторный I не возникает. Характеристики будут смещаться относительно IБ, который в данном случае будет входным.
Входная характеристика практически такая же, как и для схемы с ОБ, так как соответствует одному и тому же переходу, но из-за того, что полярность входного напряжения относительно коллекторного в этой схеме противоположная, характеристика при росте UК смещается вправо и показана ниже:
И здесь она при UК>10 В от дальнейшего возрастания UК не зависит.
Для расчета и анализа усилителей необходимо использовать эквивалентную схему транзистора. Ее можно создать исходя из эквивалентной схемы диода. Поскольку транзистор являет собой два диода, совмещенных в одном корпусе, то эмиттерный переход будет находится под прямым напряжением. Чтоб учесть смещение входной характеристики в зависимости от входного напряжения коллектора, источник Е выразим как h22БUК, пропорциональным UK. Сопротивление эмиттерного перехода обозначим как h21Б. схема будет иметь следующий вид:
Схема с общим коллектором
Эта схема практически ничем не отличается от эмиттерной и ее эквивалентная схема может быть такой же. Но тому, что выходные (вольтамперные) характеристики практически горизонтальные, их пересечения с горизонтальной осью найти практически невозможно. Как известно из курса электротехники последовательное включение резистора с источником напряжения можно заменить на параллельное соединение резистора с источником тока, величина которого найдется как ордината точки пересечения характеристики с осью токов. Поскольку выходная характеристика будет смещаться относительно IЕ, учтем это путем введения источника тока h31БIЕ, пропорционально входному IЕ. Наклон выходной характеристики определит нам проводимость коллекторного перехода, которая имеет обозначение h32Б. Построенная таким образом схема будет полностью соответствовать эквивалентной схеме транзистора:
Буква Б в данном случае указывает на то, что данная схема соответствует соединению с общей базой ОБ.
Применив к левой части второй закон Кирхгофа, а к правой первый, получим:
Оба эти уравнения создают так называемую систему гибридных параметров, чем и обосновывается буква h. Если выписать все коэффициенты уравнений (параметры) в таблицу (определитель), то первый цифровой индекс будет указывать на номер строки, а второй на номер столбца. При этом двое из этих параметров – коэффициент усиления тока h31Б и коэффициент обратной связи по напряжению h31Б размерности не имеют. Входное сопротивление h21Б, измеряется в омах, а выходная проводимость h32Б в сименсах.
Также для схемы с ОЭ существует такая же система параметров и подобная эквивалентная схема:
Различие между схемами состоит в том, что вместо буквы Б использована буква Е. Уравнения для этой системы будут иметь вид:
На практике считается что h22Б= h22Э=0, поскольку при UК>10 В смена коллекторного напряжения на выходную характеристику не влияет. Между параметрами различных схем соединений существуют следующие зависимости:
Мощность транзисторов
Все изготовляемые транзисторы разделяют на три основных группы по мощности, которая может быть выделена на коллекторе и равна произведению тока на напряжение, что приложено к коллектору:
- Транзисторы малой мощности, их мощность лежит в пределах 0<PK<0,3 Вт;
- Транзисторы средней мощности – их пределы 0,3 Вт< PK< 1,5 Вт;
- Мощные транзисторы РК больше 1,5 В.
Мощность ограничивается граничной температурой, при превышении которой может произойти тепловой пробой.
Конструктивные особенности биполярных транзисторов
На самом деле конструктивное оформление биполярных транзисторов довольно разнообразно. Давайте рассмотрим конструкцию этих элементов на примере транзистора, показанного ниже:
На массивном металлическом основании 4 размещают кристалл полупроводника 1, который имеет, к примеру, электронную проводимость. На противоположной стороне кристалла относительно грани сделаны две напайки 2 и 3 например с индию, под которым будут создаваться зоны с дырочной проводимостью. Один из этих элементов будет коллектором, а второй эмиттером – сам кристалл базой. Для всех элементов реализованы выводы, а вся конструкция накрыта корпусом во избежание механических повреждений и попадания влажности. Металлическая основа 4 отводит тепло от устройства. В более мощных устройствах могут применять радиаторы, для более высокой теплоотдачи.
elenergi.ru
Способы включения транзистора в схему
В зависимости от того, какой электрод является общим для входной и выходной цепей, различают три способа включения транзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) (см. рис. 3.4). При изменении схемы включения принцип работы транзистора не изменяется, т. к. необходимые напряжения смещения эмиттерного и коллекторного переходов для про-текания всех токов, т. е. для работы транзистора, должны быть сох- ранены для любого способа включения.
При работе транзистора в схемах усиления или преобразования электрических сигналов транзистор работает на переменном токе, поэтому для характеристики его усилительных свойств используются дифференциальные параметры, т. е. параметры для переменного тока.
Рис. 3.4. Способы включения транзистора в схему: а – с общей базой; б – с общим эмиттером; в – с общим коллектором
Как следует из выражения (3.7), ток эмиттера распределяется между коллектором и базой. Если ток Iэ возрастает на величину DIэ (например, из-за увеличения напряжения эмиттера при возрастании напряжения сигнала на +DUс), то, соответственно, возрастут и остальные токи. Для нового состояния получим равенство:
Iэ + DIэ = Iк + DIк + Iб + DIб.
Произведя вычитание из этого соотношения равенства (3.7), получим равенство для приращений:
DIэ = DIк + DIб.(3.9)
Приращения токов можно рассматривать как амплитуды переменных токов сигнала, которые накладываются на постоянные токи смещения, чтобы сигналы усиливались на линейном участке характеристик транзистора.
В каждой из схем включения для транзистора находят коэффициент прямой передачи по переменному току, который представляет собой отношение приращения выходного тока к вызвавшему его приращению входного тока при постоянном напряжении в выходной цепи.
Приращения токов транзистора определяются соотношениями:
DIк = a´DIэ; (3.10)
DIб = DIэ(1 – a). (3.11)
Для схемы с ОБ выходной ток – это ток коллектора, а вход- ной – ток эмиттера. Поэтому коэффициент прямой передачи по току для схемы с ОБ:
a = DIк / DIэ, при Uк = const. (3.12)
Ввиду малости неосновных (сопутствующих) токов в транзисторе коэффициент прямой передачи по току транзистора, включённого с ОБ, в статическом и динамическом режимах различаются незначительно. В связи с этим для обозначения коэффициента прямой передачи по току в статическом и динамическом режимах используется один и тот же символ a: a = 0,95 – 0,99.
В схеме с ОЭ выходнымявляется ток коллектора, а входным– ток базы, поэтому коэффициент прямой передачи по току в схеме с ОЭ
(3.13)
Как видно из этой формулы, для увеличения bнеобходимо иметь значение a по возможности более близким к единице. Например, при a= 0,96 коэффициент b = 24, если a = 0,99, то b= 99.
В схеме с ОК выходным является ток эмиттера, а входным – ток базы. Коэффициент прямой передачи по току в этой схеме
DIэ / DIб = 1 / (1 – a) = b + 1. (3.14)
Он примерно равен коэффициенту b и специального обозначения не имеет. Таким образом, зная коэффициенты a и b, можно определить токи Iэ, Iк, и Iбв любой схеме включения при заданном или выбранном значении одного из них.
Похожие статьи:
poznayka.org
ЧТО ТАКОЕ ТРАНЗИСТОР
Транзистор - главный компонент в любой электрической схеме. Эта статья именно о них и написана для начинающих радиолюбителей. Транзистор - своего рода усилительный ключ, принцип работы похож на тиристора. Без транзисторов в электронике никак не обойтись, на них собирают буквально все - простейшие мигалки, транзисторные усилители мощности низкой частоты, радиоприемники и передатчики, телевизионная и видео аппаратура и многие другие устройства. Транзисторами можно увеличить или снизить первоначальное напряжения источника питания, если они используются в схемах преобразователей.
Сам транзистор - полупроводниковый прибор, в основном кристалл транзистора делают из кремния или германия. Транзисторы бывают двух видов - однополярные и двухполярные, соответственно полевые и биполярные. По проводимости тоже бывают двух видов - транзисторы прямой проводимости (п - н - п) и транзисторы обратной проводимости (н - п - н). Н -П - от латыни негатив и позитив. На схемах легко можно отличить какой проводимости транзистор использован - если стрелка эмиттера входит в транзистор, значит он прямой проводимости, если же выходит из транзистора, значит транзистор имеет обратную проводимость тока.
Для работы транзистора на базу подают маленький ток, впоследствии которого транзистор открывается и может пропустить более большой ток через эмиттер - коллектор, то есть подавая сравнительно маленький ток на базу мы можем управлять более большим токам. Иными словами, прилагая лёгкое усилие поворачивая водопроводный кран, мы управляем мощным потоком воды. Транзистор может находится в двух состояниях, он открыт - когда на базу подано напряжение (рабочее состояние транзистора) и закрыт, когда ток не течет на базу (состояние покоя транзистора).
По рабочей частоте часто всего используют низкочастотные и высокочастотные транзисторы. Низкочастотные транзисторы применяют для силовых цепей преобразователей напряжения, усилителей мощности в блоках питания и так далее. Низкочастотные транзисторы как правило бывают большей мощности. Высокочастотные транзисторы работающие на частотах в несколько гигагерц тоже применяются очень часто. В основном они нашли широкое применения в радиоприёмной и передающей аппаратуре, в усилителях высокой частоты и во многих других приборах. Такие транзисторы имеют сравнительно маленькую мощность, они незаменимы в области радиоприема и передачи.
Транзисторы бывают самых разных форм и размеров - от невидимого для человеческих глаз чип элементов для поверхностного монтажа, до мегамощных транзисторов размером с дом.
Последние могут иметь мощность до сотни мегаватт, их в основном используют в электростанциях и на заводах. Для лучшей проводимости тока по контактам транзистора высокой частоты часто наносят тонкий слой золота или серебра, но в последнее время такие транзисторы встречаются очень редко, в основном такие транзисторы использовались в радиоаппаратуре времен советского союза. Новичкам уверен данный материал помог разобраться что к чему и прояснить вопросы по транзисторам - Артур Касьян (АКА).
Форум по теории
Обсудить статью ЧТО ТАКОЕ ТРАНЗИСТОР
radioskot.ru
Поделиться с друзьями: