2.2.4. Статистические характеристики транзистора.

Так как отклик транзистора зависит не только от выходного напряжения, но и от входного, то для характеристики транзистора используют семейства входных и выходных характеристик – это зависимость соответствующих (входных или выходных) токов от входных или выходных напряжений при значениях третьего (входного или выходного) параметра.

В зависимости от схемы включения транзистора, входным током может быть ток эмиттера Iэ ( в схеме с ОБ) или ток базы Iб ( в схеме с ОЭ), а выходным напряжением Uкб ( в схеме с ОБ) или Uкэ ( в схеме с ОЭ).

Для схемы включения с ОБ характеристики приведены на рисунке 2.24.

а) б)

На рис.2.24 приведено: а) семейство входных характеристик транзистора в схеме с ОБ, а на рис.2.25б) - семейство выходных характеристик транзистора в схеме с ОБ.

а) б)

Рис.2.24. Семейство характеристик транзистора в схеме с ОБ:

а – входных характеристик; б - выходных характеристик.

а) б)

Рис.2.25. Семейство характеристик транзистора в схеме с ОЭ:

а – входных Iб=f(Uбэ); б – выходных Iк=f(Uкэ).

2.2.5. Динамический режим работы транзистора.

В усилительных схемах в выходную цепь транзистора наряду с источником питания включают нагрузку, а во входную – генератор сигнала. Упрощенная схема такого усилителя приведена на рис.2.26.

Включение нагрузки (Rк) в выходную цепь транзистора приводит к тому, что изменение выходного тока Iк сопровождается изменением выходного напряжения Uкэ.

По второму закону Кирхгофа можно записать уравнение:

Eпит=Uкэ+IкRк (2.28)

Отсюда: Uкэ=Eпит- IкRк.

В системе координат выходной характеристики (Iк=f(Uкэ)) это уравнение прямой линии (рис.2.27) проходящей через точки с координатами:

а) Uкэ=0, Iкmax=Eпит/Rк; б) Uкэ= Eпит, Iк=0.

Рис.2.27.

Это кривая, графически отображающая зависимость выходного тока Iк от приложенного напряжения Uкэ при наличии сопротивления нагрузки называется нагрузочной прямой. Эта прямая проходит под углом , определяемым отношением:

= - arctg 1/Rк. (2.29)

Пересечение нагрузочной прямой с каждой линией семейства выходных характеристик определяет режим работы транзистора, токи Iк и Iб, соответствующие данному току базы Iб, значение которых определяют пересечением с нагрузочной прямой.

Режим работы активного элемента, соответствующий исходным значениям питающих напряжений при отсутствии переменных сигналов (то есть в статике) будет соответствовать определенной точке, например О на нагрузочной прямой, называемой рабочей точкой.

Положение рабочей точки определяет исходные значения тока базы Iбо при заданном Uбэо, называемом напряжением смещения (Uбэо=Есмо), Iко и Uкэо.

Очевидно, что Епит= Uкэо + Iко Rк.

При взаимодействии сигнала на входе транзистора Uвх(t) изменяется и напряжение Uбэ.

Uбэ (1) = Uбэо+ Uвх (1) = Есм + Uвх (1). (2.30).

В соответствии с этим по входной характеристике Iб=f(Uбэ) – будет меняться и ток базы Iб(t), что вызовет смещение положения точки пересечения нагрузочной прямой выходных характеристик. При этом будет изменяться и ток коллектора Iк(t) (рис.2.28) и Uкэ(t).

Uкэ (t) = Uкэо+ Uвых = Епит -Iко Rк + RкIк.

Рис.2.28.