Вопрос 49. Бт с общим эмиттером, его характеристики и параметры

Биполярный транзистор – это ППП, который состоит из трех взаимочередующихся областей проводимости, имеет электрический вывод из каждой области и предназначен для усиления мощности эл. сигнала, поступающего на его вход.

Исходя из структуры определения можно сделать вывод о том, что существует 2 типа биполярных транзисторов с взаимно противоположными характеристиками, а именно транзисторы проводимости n – p – n и p – n – p.

p – n – p n – p – n

Под действием входного напряжения дырки р-области преодолевают запирающий слой и попдадают в базу. Так как база узкая и низколегирована, не все дырки успевают в ней рекомбинировать, а только малый процент. Рекомбинированные носители составляют ток базы транзистора.Остальная часть дырок под воздействием поля потенциального барьера перехода КБ, а также под действием источника U2 переходит в коллектор. И далее во внешнюю цепь (рассматривается pnp с ОБ).

Коэффициент передачи тока:

В зависимости от полярности и величины U_ВХ транзистор может работать в 3-х режимах:

1 – режим отсечки (U_ВХ ниже порогового; через транзистор в выходной цепи ток не протекает за исключением теплового тока).

2 – активный режим (U_ВХ находится в пределах больше порогового и меньше насыщения; выходной ток пропорционален входному; данный режим используется в усилителях).

3 – режим насыщения (U_ВХ превышает U насыщения; в выходной цепи протекает максимально допустимый ток, который ограничивается только внешними элементами транзистора).

Режим отсечки и насыщения используется в транзисторных ключах, т.е. ключ открыт, ключ – закрыт, а также в усилительных каскадах при цифровой записи сигналов.

Исследуя зависимости входных и выходных напряжений и токов, можно получить вольтамперные характеристики, определяющие основные параметры транзистора в любой требуемой точке. Данные параметры отображаются при помощи h – параметров, которые характеризуют:

h₁₁ – входное сопротивление транзистора;

h₁₂ – коэффициент обратной связи по U;

h₂₁ – статический коэффициент усиления тока базы;

h₂₂ – выходная проводимость транзистора;

Данные h – параметры вычисляются по вольтамперным характеристикам между двумя ветвями из семейства характеристик.

50. Полупроводниковые устройства, их классификация, области применения

Электрический усилитель – это устройство, построенное на полупроводниковых управляющих элементах и обеспечивающее совместно с источником питания усиление мощности входных сигналов.

По назначению различают усилители напряжения и мощности. Для усилителей напряжения характерно: входное сопротивление во много раз больше выходного сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление во много раз меньше сопротивления нагрузки.

Для усилителей тока характерно: входное сопротивление во много раз меньше входного источника сигнала. Выходное сопротивление во много раз больше сопротивления нагрузки. Для усилителей мощности характерно равенство сопротивления нагрузки выходному сопротивлению.

По форме усиливаемых сигналов различают: усилители гармонического сигнала и импульсные усилители, по характеру изменения во времени усиливаемого сигнала различают усилители постоянного и переменного тока. По ширине полосы пропускания различают:

избирательные усилители, для них характерно отношение:

– верхние и нижние частоты пропускания

широкополосные:  

Усилительный каскад

Назначение элементов:

• Транзистор VT – усиливает мощность сигнала

• E_k – источник питания усилительного каскада

• R_k – резистор цепи коллектора – ограничивает ток коллектора, формирует сигнал на выходе транзистора

• C_p1­, C_p2 – разделительные конденсаторы – отделяют входную и выходную цепи системы по постоянному току от источника E­­_k

• R_Э – резистор цепи эмиттера – выполняет роль температурной стабилизации схемы

• C_Э – шунтирует резистор R_Э по переменному току

• R_Б1, R_Б2 – составляют делитель напряжения источника E_k. Обеспечивают требуемый режим работы транзистора в схеме усилителя.

Принцип работы транзисторного каскада

На вход усилительного транзистора поступает входной синусоидальный сигнал малой амплитуды определенной частоты.

Если U_вых = 0, то U_вых = 0.

При увеличении напряжения на входе потенциал на базе транзистора будет также увеличиваться, следовательно, ток базы транзистора тоже будет увеличиваться.

Ток коллектора тоже увеличивается. Увеличение тока коллектора приводит к смещению перехода Коллектор-База в прямом направлении. Следовательно, напряжение на выходе Коллектор-Эмиттер уменьшается.

Схема инвертирует сигнал.

Основной характеристикой усилительного каскада является коэффициент усиления по напряжению (KU):

У современных биполярных транзисторов KU достигает нескольких тысяч

Коэффициенты усиления по току и мощности:

АЧХ и ФЧХ транзисторного усилителя

На низких частотах на коэффициент усиления оказывают влияние внешние конденсаторы. На верхних частотах снижение коэффициента усиления обусловлено частотными свойствами транзистора (наличие емкостей в переходах Э–Б, К–Б).

Это зависимость сдвига фаз между выходными и входными сигналами от частоты (инверсия не учитывается).

Многокаскадный усилитель

Реализован путем каскадного усиления нескольких усилительных каскадов. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

Для стабильной работы многокаскадного усилителя используется обратная связь, которая передает часть сигнала с выхода схемы на ее вход. Введение отрицательной обратной связи (ООС) позволяет стабилизировать работу системы, уменьшить вероятность перехода усилителя в генераторный режим, уменьшить частотные искажения при усилении; но вместе с этим уменьшает коэффициент усиления схемы и, как следствие, увеличивается полоса пропускания усилителя.

Схемы выпрямителей