21. Работа биполярного транзистора в режиме усиления
Работа биполярного транзистора в режиме усиления.
22.Импульсный режим работы биполярного транзистора
Работа транзистора в импульсном режиме
В ряде областей техники, например, в радиолокации, телевидении, ЭВМ и других применяют устройства на транзисторах, работающих в импульсном режиме. Их действие значительно отличается от работы схем в непрерывном режиме.Во-первых, в них происходят резкие и кратковременные изменения напряжения или тока, а транзистор работает в нелинейных областях характеристик.Имея малое сопротивление во включенном состоянии и большое сопротивление в выключенном, транзистор достаточно полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ключевым элементам.
Транзистор
в качестве ключа можно рассмотреть на
примере включения в схему с ОЭ. Когда
нет импульса на входе, транзистор
находится в режиме отсечки. В цепях
коллектора и базы проходят обратные
токи. При подаче во входную цепь импульса
прямого тока транзистор открывается и
в цепи коллектора возникает ток. 
Импульс
выходного тока i к появляется с задержкой
tз , которая определяется в основном
скоростью нарастания напряжения
эмиттерного перехода, зависящей от
емкости перехода и прямого тока базы,
т.е. скоростью разряда эмиттерного
перехода. Коллекторный ток постепенно
нарастает, достигая установившегося
значения за время tн
, определяемого скоростью накопления
неравновесного заряда в базе и скоростью
разряда ёмкости коллектора. Полное
время включения транзистора состоит
из времени задержки и нарастания:
и
может составлять величину от нескольких
наносекунд до нескольких микросекунд.
При подаче в цепь базы запирающего тока
коллекторный ток прекращается не сразу.
На протяжении времени рассасывания tр
он сохраняет свою величину, т.к.
концентрация носителей заряда в базе
и у коллекторного перехода ещё остаётся
равновесной и коллекторный переход
оказывается открытым. После ухода дырок
из базы и рекомбинации ток коллектора
начинает спадать, достигая за время
спада t с становившегося значения I к.эu.
Время выключения транзистора будет
определяться временем рассасывания и
спада
.
23. Основные параметры транзистора. Частотные свойства биполярного транзистора. Применение биполярного транзистора.
Основные параметры
Для анализа и расчета цепей с биполярными транзисторами используют так называемые h – параметры транзистора, включенного по схеме ОЭ.
Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме ОЭ, характеризуется величинами IБ, IБЭ, IК, UКЭ.
В систему h − параметров входят следующие величины:
1. Входное сопротивление
h11 = U1/I1 при U2 = const. (4.4)
представляет собой сопротивление транзистора переменному входному току при котором замыкание на выходе, т.е. при отсутствии выходного переменного напряжения.
2. Коэффициент обратной связи по напряжению:
h12 = U1/U2 при I1 = const. (4.5)
показывает, какая доля входного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие обратной связи в нем.
3. Коэффициент усилия по току (коэффициент передачи тока):
h21 = I2/I1 при U2 = const. (4.6)
показывает усиление переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки.
4. Выходная проводимость:
h22 = I2/U2 при I1 = const. (4.7)
представляет собой проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.
Выходное сопротивление Rвых = 1/h22.
Для схемы с общим эмиттером справедливы следующие уравнения:
(4.8)
где
Для предотвращения перегрева коллекторного перехода необходимо, чтобы мощность, выделяемая в нем при прохождении коллекторного тока, не превышала некоторой максимальной величины:
(4.9)
Кроме того, существуют ограничения по коллекторному напряжению:
и коллекторному току:
Частотные свойства транзистора.
С ростом частоты усилительные свойства
транзистора ухудшаются. Это означает, что уменьшается усиление, появляется фазовый сдвиг, т.е. запаздывание выходного тока по отношению к входному.
Существенное влияние на диапазон рабочих частот оказывают следующие параметры:
– время пролёта неосновных неравновесных носителей области базы от эмиттерного перехода до коллекторного;
– емкости эмиттерного Сэ и коллекторного Ск переходов;
– объёмное сопротивление базы, определяемое её геометрическими размерами.
Предельная частота транзистора в схемах с ОБ и ОЭ может быть рассчитана по следующим зависимостям:
Кроме предельных частот f α и f β для оценки частотных свойств используется граничная частота коэффициента передачи тока
базы T f . Граничная частота – это частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы в схеме с ОЭ равен единице. Она может быть выражена через предельные частоты f α и f β :
Известно, что качество транзистора характеризуется его способностью усиливать мощность колебаний. С ростом частоты коэффициент усиления по мощности падает. Поэтому важнейшим частотным параметром является максимальная частота генерации, или максимальная частота усиления по мощности, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице. Связь этой частоты с высокочастотными параметрами определяется выражением
Область применения
Биполярные транзисторы являются полупроводниковыми приборами универсального назначения и широко применяются в различных усилителях, генераторах, в импульсных и ключевых устройствах.
