1.3. Основные схемы включения транзисторов

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК).

Рис.1.3. Cхемы включения биполярного транзистора: а) - с общей базой (ОБ), б) - с общим эмиттером (ОЭ), в) - с общим коллектором (ОК).

На рис.1.3 приведены эти три схемы, а также показаны входные I_вх и выходные I_вых токи и уравнения связи между ними, без учета . Видно, что наибольшим коэффициентом усиления по току (1+β) обладает схема с ОК, .на единицу меньшим (β) – схема с ОЭ. Схема с ОБ имеет коэффициент передачи α < 1.

1.4. Режимы работы биполярного транзистора

В зависимости от величины и полярности напряжений на переходах транзистора возможны четыре режима работы транзистора:

Режим	Смещения переходов в транзисторе:		Выходной ток
работы БТ	эмиттерного	коллекторного
активный	прямое	обратное
насыщения	прямое	прямое
отсечки	обратное	обратное
инверсный	обратное	прямое

В активном режиме транзисторы работают в аналоговых, в усилительных схемах, при этом: К=α ≈1, для транзистора с ОБ; К=β >1 - с ОЭ.

Режимы отсечки и насыщения используются в цифровых схемах.

В инверсном режиме входным током является ток коллектора, а выходным - ток эмиттера, α_I=I_э/I_к <<1 - коэффициент передачи в инверсном режиме.

1.5. Вольтамперные характеристики биполярного транзистора

Вольтамперными характеристиками (ВАХ) называют зависимости между токами и напряжениями в транзисторах. Их снимают при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи и называют статическими характеристиками. Характеристики необходимы для наглядного представления свойств транзистора и определения его параметров. Они зависят от схемы включения.

1.5.1. Вольтамперные характеристики транзистора в схеме с об

Входные характеристики транзистора с ОБ: при (рис.1.4).

По внешнему виду входные ВАХ подобны прямой ветви ВАХ диода, поскольку они связаны с током ЭП, который смещен в прямом направлении. Все ВАХ транзистора независимо от знаков обычно строят в первом квадранте.

Если - входная ВАХ транзистора аналогична прямой ветви диода.

Если - входная ВАХ смещается влево. Это объясняется эффектом модуляции ширины базы (эффект Эрли): с ростом коллекторного напряжения ширина коллекторного перехода увеличивается, в основном, в область базы, ширина базы уменьшается, растет градиент концентрации неосновных носителей в базе, ток эмиттера возрастает, а входные ВАХ идут левее.

Рис. 1.4. Входные характеристики транзистора в схеме с ОБ	Рис. 1.5. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОБ

На рис.1.5. показано семейство выходных характеристик: при .

По внешнему виду выходные характеристики подобны обратной ветви ВАХ диода, поскольку они связаны с током обратно смещенного КП.

При работе транзистора в активном режиме U_кб>0, характеристики проходят почти параллельно оси абсцисс. Небольшой наклон выходных ВАХ, связан с эффектом Эрли. Для учета этого эффекта, в выражение , вводят дополнительное слагаемое:

,

(1.6)

где – дифференциальное сопротивление коллекторного перехода транзистора в схеме с ОБ

Когда I_э = 0 (цепь эмиттера разорвана), выходная характеристика определяется тепловым током обратно смещённого коллекторного перехода ( ).

При включении коллекторного перехода в прямом направлении U_кб<0 ток неосновных носителей заряда через КП стремится к нулю.

При достаточно большом значении U_кб начинается электрический пробой коллекторного перехода и ток коллектора резко возрастает.

Усилительным параметром транзистора в схеме с общей базой, является коэффициент передачи тока эмиттера . В зависимости от характера входного сигнала различают три параметра :

Статический – , где – абсолютные значения токов в рабочей точке.

Дифференциальный – , (1.7)

где ΔI_к и ΔI_э –малые приращения относительно заданной рабочей точки

Динамический – , где – комплексные амплитуды токов. Это комплексный коэффициент передачи, зависящий от частоты; ; - постоянная времени транзистора; D – коэффициент диффузии.

Очевидно, с ростом частоты входного сигнала: 1. коэффициент передачи транзистора уменьшается, из-за конечной скорости движения зарядов в базе; 2. появляется фазовый сдвиг (задержка) между выходным и входным токами.