Главная Движение носителей электрических зарядов



При работе транзистора на переменном токе вводят понятие дифференциального коэффициента усиления тока, который определяется через приращения токов входной и выходной цепей транзистора. Для схемы с ОБ дифференциальный коэффициент усиления тока

«диф -

(17.11)

<JKE = const

£сли (17.9) продифференцировать по 7э, то получим

«диф = «ст +

Зависимость тока коллектора от тока эмиттера в активном режиме практически линейна, поэтому можно считать, что дифференциальный и статический коэффициенты усиления тока приблизительно равны. Если зависимость между коллекторным и эмиттерным токами нелинейна, то а„ ф адиф.

§ 17.6. Коэффициент передачи тс№а базы битлярпого транзвжтора в схеме с ОЭ

В схеме с ОЭ входным является ток базы 1, а выходным -ток коллектора /к. Определить коэффициент передачи тока базы можно из соотнощения 7к = Мстэ + о, если подставить в него 7э=7б + 7к-Тогда /к = «ст (7б + 7к) + 7к<» откуда

1 - «сг 1 - «ст

7к = Р„/б/ко(Э). (17.13)

Здесь

Per = аст/(1 - «сх)- (17.14)

- статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ, выраженный через статический коэффициент передачи тока эмиттера в схеме с ОБ;

7ко(Э) = -г%- = (1 + Рсг)7ко (17.15)

- обратный ток коллекторного перехода в схеме с ОЭ. Значение Рт можно получить из (17.13) и (17.15):

Рсг = (7к-7ко)/(7б + 7ко)- (17.16)

По анапогии с адиф (17.11), дифференциальный коэффициент передачи тока базы

Рдиф -

(17.17)

КЭ = const



Из уравнения (17.13) имеем

Рд„Ф = Рст+/б- (17.18)

Если (Рст/й/б) = О, то Рдиф = Рст. В дальнейшем будем считать Per = Рдиф = р. Коэффициент р является важнейшим параметром транзисторов.

Из уравнения (17.14) следует, что схема с ОЭ обеспечивает большое усиление по току. Так, если а = 0,985, то р = 66; при а = 0,990 Р=99.

§ 17.7. Усилительные свойства биполярного транзистора

Биполярный транзистор обладает свойством усиливать электрический входной сигнал, благодаря чему его можно использовать в качестве активного элемента. Под усилением сигнала обычно подразумевается усиление мощности полезного сигнала, которое можно наблюдать при шменении или тока, или напряжения, или того и другого. В зависимости от схемы включения (ОБ, ОЭ, ОК) транзистор усиливает либо ток, либо напряжение, либо то и другое.

Схема с ОБ. В такой схеме значение тока коллектора близко к значению тока эмиттера, т. е. усиления по току не происходит. Однако в этом случае имеется усиление по напряжению и, следовательно, по мощности. Покажем это. В активном режиме коллекторный переход смещен в обратном направлении, его потенциальный барьер высок, поэтому инжекция дырок ш коллектора в базу невозможна. Чтобы инжекция не происходила и при включении в коллекторную цепь резистора нагрузки с высоким сопротивлением /?к, необходимо, чтобы при этом не изменился знак потегщиала коллектора.

Поскольку сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов, а также нагрузки включены последовательно и ток через них почти одинаков, небольшое изменение тока эмиттера вызовет небольшое изменение нагфяжения в эмиттерной цепи, тогда как в коллекторной цепи это шменение будет весьма значительным, если /?к велико. В этом случае напряжение, а следовательно, и мощность возрастут во много раз. В самом деле, изменение напряжения на эмиттере на АС7э вызовет изменение эмиттерного тока на Д/э = AVs/Rs- Ток коллектора изменится практически на такое же значение: Ых Ы, а напряжение на нагрузке изменится на АС/к =Rkk кэ- Если подставить в АС/ значение А/э, то АС7к = Rk Д1э/э. откуда видно, что приращение напряжения на /?к больше приращения напряжения в эмиттерном цегш в Rk/Rs раз. А так как Як » э, то АС/к » Аэ-

Приращение входной мощности АРвл = эДэ, а приращение вы-

ходной мощности АР = Rrk ~ RrI = вх, т. е. оно больше

АРвх в Rk/Rs раз. Следовательно, АРвых» ДРвх-

При работе транзистора в усилительном режиме на его вход подается переменный сигнал, который нужно усилить. Напряжение источ- j



ника питания постоянно, но переменное напряжение, подаваемое на коллектор (даже малое), приводит к большим изменениям (колебаниям) переменного напряжения сигнала на резисторе Як. т. е. в схеме происходит усиление малого переменного входного сигнала.

Схема с ОЭ. Здесь происходит усиление и по току, и по напряжению. Входным током является ток базы, значительно меньший тока эмиттера. Изменяя входное напряжение, меняем высоту потенциального барьера и число основных носителей заряда эмиттера через базу и соответственно через коллектор. Так как в базу от источника поступает меньше носителей, чем инжектируется из эмиттера в базу и коллектор, то незначительное увеличение тока во входной цепи вызывает существенное изменение тока в выходной цепи.

Таким образом, транзистор, включенный по схеме с ОЭ, характеризуется большим усилением по току. При этом имеется и усиление по напряжению: так как выходное сопротивление велико, в цепь коллектора можно включить резистор Як с большим сопротивлением, напряжение на котором будет больше, чем входное. Соответственно происходит и усиление по мощности.

В схеме с ОК происходит усиление по току и по мощности, усиления по напряжению нет.

§ 17.8. Статические характеристики бшолярного транз«1стора

Статические характеристики описьшают взаимосвязь между входными и выходными токами и напряжениями транзистора, когда в цепи коллектора нет нагрузки. Эти характеристики используют при практических расчетах схем на транзисторах. Можно составить ряд семейств таких характеристик, но наиболее употребляемыми являются входные 1ш = /(tBx) при 17вых = const и выходные = /(вых) при = const

Используют также характеристики обратной связи и по напряжению LBx = /(Свых) при /вх = const и передачи тока /„..х = /(вх) при Vbmx = const. Две последние характеристики применяют реже входных и выходных, причем они могут быть получены из входных и вьпсод-ных характеристик.

Как было показано ранее, в транзисторе токи, проходящие в вьшодах, взаимно связаны, поэтому статические характеристики для каждой из трех схем включения транзистора оказываются разными.

Заметим, что для отрицательных значений напряжений характеристики обычно изображают также в первом квадранте.

Входше и выходные статические характеристики для схемы с ОБ. Семейство входных статических характеристик представляет собой зависимости /э = /(1эб) при С/кБ = const (рис. 11.1, а). По виду эти характеристики напоминают прямые ветви вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов. При небольших напряжениях ток изменяется по экспоненциальному закону, с ростом напряжения характер зависимостей становится прямолинейным. При С/кв = О характеристики



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [108] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0117