2.4.4. Основні режими роботи біполярноготранзистора

Незалежно від схеми вмикання біполярного транзистора він може працювати у трьох основних режимах, що визначаються полярністю напруги на емітерному U_E та колекторному U_K переходах:

1. режим відсічки (U_E< 0, U_K< 0);

2. активний режим Ф_Е> 0, U_K< 0);

3. режим насичення Ф_Е> 0, U_K> 0).

ПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ ТА IX СТИСЛА ХАРАКТЕРИСТИКА

Урежимі насичення, який настає при великому відпірному вхідно­му сигналі, колекторний та емітерний переходи зміщені у прямому напрямку, транзистор повністю увімкнений і його струм /_mp = Uj IR_H, тобто залежить тільки від опору навантаження R_H та зовнішньої напруги Цз (вихідний опір транзистора знижується до дуже малої величини).

У режимі відсічки, який настає з поданням до вхідного кола транзис­тора сигналу, що забезпечує повне запирання приладу, обидва перехо­ди зміщені у зворотному напрямі (закритий стан транзистора). При цьому у вихідному колі протікає струм, що є зворотним струмом емі-терного та колекторного переходів, а опір транзистора високий.

Активний режим є проміжним. В ньому емітерний перехід зміщений упрямому напрямку, а колекторний - у зворотньому.

Транзистор у цьому режимі працює як підсилювач сигналу: пропор­ційним змінам вхідного сигналу тут відповідають пропорційні зміни ви­хідного.

Режим роботи, у якому транзистор тривалий час знаходиться в режи­мах відтинання або насичення, називається ключовим режимом.

Р озглянемо наведені вище режими роботи транзистора на прикладі його вмикання за схемою з СЕ, зображеною нарис.2.20.Тут:

БЕ

U_K-U

(2,19)

(2.20)

'.« = U_KE = E_K-I_KR_K. (2.21)

Рис. 2.20 - Схема вмикання транзистора з СЕ

Де Rp R_K - базове та колекторне на­вантаження, U_K£ - напруга між колек-*opOM та емітером, Е_к - напруга джерела живлення.

Рівняння (2.21) характеризує зв'язок вихідної напруги з вхідним стру-[ і називається динамічною вихідною характеристикою транзисто-l або лінією навантаження.

зона насичення

активний режим

ІБЗ

Н а сім'ї вихідних статичних характеристик побудуємо лінію навантаження, як показано на рис. 2.21. Для цього розглянемо режими холостого ходу (X.X.) та короткого замикання (K.3.).

Для режиму X.X.:

якщо l_K= 0, то U_KE = Е_к .

Для режиму K.3.:

f якщо и.,_ґ = 0, то /,.= ^- .

КЕ A p

^K

Е_к U_KE зона відтинання

Рис. 2.21 - Вихіднадинамічна характеристика транзистора

Точки перетину лінії навантаження з будь-якою BAX називаються робочими точками і відповідають певним значенням вихідного струму та вихідної напруги. Якщо, наприклад, І_£= І_т, то цьому відповідає точ­ка P, для якої и_вш = U_nK, I_m = І_ок .

Коли робоча точка лежить у межах відрізка аб, транзистор працює в активному (підсилювальному) режимі, де змінам вхідного сигналу відповідають пропорційні зміни вихідного.

Якщо робочу точку намагатися задати нижче точки б, транзистор переходить до режиму відтинанння, якому відповідає власне точка б (транзистор тут відтинає протікання струму у силовому колі).

Якщо ж робочу точку задавати вище точки a ~ транзистор знахо­диться в режимі насичення, якому і відповідає точка а.

Взагалі режимом насичення називають такий режим, коли подаль­шому збільшенню вхідної дії не відповідає збільшення вихідної реакції, що досягла деякого значення.

У режимі насичення через транзистор протікає струм

(2.22)

Ікн —

ПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ ТА IX СТИСЛА ХАРАКТЕРИСТИКА

Для того щоб транзистор увійшов до режиму насичення, необхідно

забезпечити струм бази не менший за І_БН = .

P Ступінь насичення характеризується коефіцієнтом насичення

AO

ПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ ТА IX СТИСЛА ХАРАКТЕРИСТИКА

(2.23)

S - -— (S>l, тому що тут L>I_KH).

Вактивному режимі S< 1.

До основних параметрів біполярних транзисторів належать:

- максимально допустимий струм колектора /_А„ що становить (0,01-100)A;

-допустима робоча напруга U_KE, що становить (20-1000) В;

-коефіцієнт передачі по струмуД=20+50;

-допустима потужність на колекторі Р_к(якщо Р_к< 0,3 Вт, то маємо транзистор малої потужності, якщо Р_к= 0,3+1,5 Вт - середньої потуж-яості, якщо Ptf>l,5 Вт - великої потужності).