13. Режимы работы транзисторов: активный (усилительный), инверсный, насыщения.

Основные режимы работы биполярных транзисторов:

1. Активный (усилительный) режим: эмиттерный p-n включён в прямом направлении, приоткрыт, коллекторный в обратном, закрыт. Характеризуется большим K_I. Основной режим работы.

2. Инверсный режим: эмиттерный переход смещён в обратном направлении, коллекторный – в прямом. Недостатки: малый Ki и Uбэmax. Достоинства: высокое быстродействие, малое напряжение насыщения. Используется в быстродействующих переключающих схемах

K_Iинв<< 1/10* K_Iусил (K_Iинв< 1/10* K_Iусил)

U_Пmax< 7 В

Эмиттерный переход сильнолегирован, коллекторный – слабо (с целью уменьшения U_Кmax).

3. Режим насыщения: оба p-n перехода транзистора включают в прямом направлении, открыты.

4. Режим отсечки: оба p-n перехода транзистора включают в обратном направлении, закрыты.

Чередование режимов 3 и 4 позволяет в ключевых каскадах (в т.ч. в усилителях класса D) увеличить КПД до 90-98%.

14. Классы усиления: a, b, ab, c, d. Достоинства и недостатки. Применение.

К ласс А

В этом режиме рабочая точка находится на середине линейного участка проходной характеристики. В этом режиме обеспечиваются минимальные нелинейные искажения, но он имеет низкий КПД (25 – 30%) и высокие потери мощности в режиме отсутствия сигнала. Используются в предварительных и промежуточных каскадах усилителей, а также в усилителях мощности сверхвысокого качества.

Класс В

В этом режиме рабочая точка находится в начале проходной характеристики U_бэ = 0. Достоинства: достаточно высокий КПД (до 75% при усилении синусоидального сигнала), отсутствие потерь мощности в режиме покоя. Недостатки: высокие нелинейные искажения. Применение: в усилителях мощности невысокого качества и высокой экономичности при наличии глубокой ООС(которая уменьшает искажения) и в ОУ.

К ласс АВ

В этом режиме рабочая точка находится в начале линейного участка проходной характеристики. Имеет высокий КПД (60-65%), невысокие потери мощности в режиме покоя и относительно невысокие линейные искажения(<3%). Недостатки: необходимость введения дополнительных цепей для температурной стабилизации в положении рабочей точки из-за саморазогрева транзистора вследствие наличия в нём тепловой положительной обратной связи. Используется в усилителях мощности среднего и высокого качества.

Класс С

В этом режиме транзистор заперт напряжением смещения на базе и находится в режиме отсечки, т.е. рабочая точка находится левее нуля. Транзистор надёжно закрыт обратным смещением. КПД более высокий чем в режиме В(≈80%), но очень высокие нелинейные искажения. Используется в устройствах, где существенны даже незначительные увеличения КПД, а нелинейные искажения не играют роли, также в генераторах и усилителях, где выделение основной гармоники осуществляется специальными фильтрами, в мощных радиопередатчиках.

К ласс D

Режим работы класса D – это ключевой режим работы транзистора. Достоинство: очень высокий КПД (90-98%). Недостатки: проблемы получения синусоидального сигнала, сложность такого устройства, наличие дополнительных помех и искожений. Используется: в импульсных преобразователях и стабилезаторах напряжения, в усилителях мощности гармонических сигналов (крайне редко, только при условии использования шин).