Авторы большинства учебников не задумываясь называют транзисторы усилителями тока. Это определение не назовешь удачным, потому что у человека задерживается мысль об усилении по току, а об усилении по напряжению он просто забывает. В транзисторе можно сделать такие соединения, что он будет давать как усиление по току, так и существенное усиление по напряжению.

Переход база - эмиттер управляет током в цепи, состоящей из коллектора и эмиттера. Так как ток в цепи базы составляет всего 2-5% тока в цепи коллектор - эмиттер, то можно сказать, что транзистор усиливает ток базы.

Для любого типа усилительного устройства мерой усиления служит коэффициент усиления. В простейшем случае коэффициент усиления можно определить как отношение выхода ко входу. Тогда коэффициент усиления по напряжению определяется

Рис. 4.5. Распределение токов в смещенном транзисторе.

так:

(4.1)

а коэффициент усиления по току так:

(4.2)

Перейдем, однако, к более конкретным понятиям и определим усиление для транзисторов. Обычно определяют два коэффициента усиления транзистора: аир.

Рассмотрим рис. 4.5. На нем изображен простой транзисторный усилитель, в котором обозначены соответствующие токи базы, эмиттера и коллектора. Запомним, что ток /б примерно равен 0,05 h, а /к = 0,95 /э. Согласно закону Кирхгофа,

/з = /б + 4.

(4.3)

Коэффициент усиления а определяется как отношение тока коллектора к току эмиттера и, согласно уравнению (4.3), всегда будет меньше единицы. Математическое выражение для а имеет следующий вид:

a = IJIs. (4.4)

Коэффициент а всегда меньше единицы, а для нашего примера, в котором /к = 0,95 /э, коэффициент а равен 0,95:

а = 4 з = 0,95/з з = 0,95. (4.5)

Пример. В п-р-«-транзисторе ток эмиттера равен 25 мА, а ток коллектора равен 23 мА. Чему равен коэффициент усиления а?

« = 4/4 = 23/25 = 0,92. (4.6)

Коэффициент усиления Р, с которым обычно оперируют при различных расчетах, определяется следующим образом:

P = 4 s. (4.7)

Коэффициент Р всегда больше единицы, и поэтому им любят пользоваться. А то, что же это за коэффициент усиления, если •он, как а, меньше единицы? Коэффициент р обозначают также Afg, и этим обозначением мы будем пользоваться. Пример. В п-р-«-транзисторе в цепи коллектора протекает ток величиной 25 мА и 100 мкА -в цепи базы. Определите коэффициент hfQ.

/э = 4/-б = 0.025 А/0,0001 А = 250. (4.8)

Закон Кирхгофа по-прежнему справедлив, и мы можем определить соотношение между коэффициентами аир:

« = Р/(1+Р). (4.9)

р = а/(1 -а). (4.10)

Примеры. Определите /i/э, 6СЛИ известно, что /к - 49 мА, а /э = 50 мА. Сначала определим коэффициент а, а затем подставим его в формулу (4.10):

« = 49/50 = 0,98, (4.11)

/г = 0,98/(1-0,98) = 49. (4.12)

Чему равен коэффициент а, если коэффициент р транзистора равен 250?

а = 250/(1+250) = 0,996. (4.13)

Усиление по напряжению в транзисторах

По сути своей транзистор является усилителем тока, так как небольшой по величине ток базы управляет значительно большим током коллектора. Однако транзистор можно также использовать и в качестве усилителя напряжения. Пример схемы, которая обеспечивает усиление по напряжению, показан На рис. 4.6. Допустим, что Явых равно Vcc/2, а Д, входной сиг-

Евых

Рис. 4.6. Усиление по напряжению в схеме с общим эмиттером.

нал, равен нулю. Теперь примем, что сигнал Д является синусоидальным, как показано на рисунке.

При увеличении напряжения Д ток коллектора возрастает. Увеличивается падение напряжения на резисторе Ry.. Но напряжение Vcc является постоянным, поэтому, согласно закону Кирхгофа для напряжений, Усс=£2+£вых. В связи с этим уменьшение Еых должно сопровождаться увеличением Ег. Напряжение вых имеет минимальное значение, когда напряжение Е\ максимально.

Аналогично, когда напряжение Bi изменяется в отрицательном направлении, коллекторный ток транзистора уменьшается. При этом уменьшается падение напряжения на Ry. и увеличивается напряжение Явых-

оначение вых колеблется относительно Vcc/2 в пределах от О В при максимальном токе коллектора до Усе при токе коллектора, равном нулю.

Смещение

В применяемых на практике транзисторных схемах для подачи напряжения на коллектор и базу батареи не используют. Это непрактично, и поэтому чаще всего можно встретить один источник питания, значение напряжения которого лежит в пределах