4.2. Режимы работы биполярных транзисторов
Подавая на переходы биполярного транзистора прямые и обратные смещения и меняя величину поданных напряжений можно получить четыре режима работы: активный (нормальный), инверсный, насыщения (двойной инжекции) и режим отсечки.
В активном режиме на эмиттерный переход подаётся прямое напряжение, а на коллекторный – обратное [9]. Этот режим соответствует максимальному значению коэффициента передачи тока эмиттера. Кроме того, обеспечивается минимальное искажение усиливаемого сигнала.
В инверсном режиме к коллекторному переходу подведено прямое напряжение, а к эмиттерному переходу – обратное. Так как, реальная структура и свойства транзистора зависят от степени легирования16 областей полупроводника и их размеров, инверсный17 режим работы транзистора приводит к значительному уменьшению коэффициента передачи тока эмиттера в сравнении с нормальным режимом. Этот режим на практике применяется только в специальных случаях.
Режим насыщения наблюдается, когда к обоим переходам подведены прямые напряжения. В этом случае выходной ток не зависит от входного и определяется только параметрами нагрузки. Из-за малой разности потенциалов между выводами коллектора и эмиттера режим насыщения используется для замыкания цепей передачи сигнала.
Режим отсечки наблюдается, когда к обоим переходам подведены обратные напряжения. В этом режиме выходной ток транзистора практически равен нулю. Режим отсечки применяется для размыкания цепей передачи сигналов.
В аналоговых электронных устройствах основным режимом работы биполярных транзисторов является нормальный (активный) режим. Режимы отсечки и насыщения в электронных устройствах применяются вместе в генераторах импульсов, а также для коммутации силовых, управляющих и информационных цепей.
4.3. Схемы включения биполярных транзисторов
Биполярный транзистор, как усилительное устройство и при работе с импульсами напряжения большой величины может быть представлен, как четырёхполюсник18. Поскольку у транзистора три вывода, один из его выводов соединяется с двумя выводами четырёхполюсника, с одним входным контактом четырёхполюсника и одним выходным, рис. 4.2.
Рис. 4.2. Подсоединение контактов транзистора к выводам четырёхполюсника.
В приведённом на рис.4.2 варианте включения транзистора, как четырёхполюсника, вывод базы подсоединен к входному контакту четырёхполюсника и к его выходному контакту (выводы 2 и 4). Таким образом, вывод базы транзистора является общим (общим для входа и выхода четырёхполюсника).
В зависимости от того, какой вывод транзистора является общим, различают три схемы включения: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Эти схемы включения биполярных транзисторов приведены на рис. 4.3 и рис. 4.4.
Рис. 4.3. Включение транзистора типа p-n-p по схеме с общей базой.
Для транзистора типа n-p-n надо поменять полярность подключения источников.
Рис. 4.4. Включение транзистора типа n-p-n по схеме с общим эмиттеров (слева) и по схеме с общим коллектором (справа).
В усилительных устройствах наиболее часто применяется схема с общим эмиттером, для которой входным током является ток базы, а выходным – ток коллектора.