Схемы включения биполярного транзистора.
К транзистору, который имеет три вывода, подключается входная и выходная цепи, поэтому один из электродов является общим для входной и выходной цепи.
Различают схемы включения транзистора: с общей базой, с общим эмиттером, с общим коллектором.
Эти схемы имеют разные свойства, но принцип усиления электрических колебаний в них одинаков.
Рис.1.11 Схемы включения транзистора
а) n–р–n, (ОБ, ОЭ, ОК) б) р–n–р (ОБ, ОЭ, ОК)
Схема с общей базой.
Усилительный каскад, собранный по этой схеме обладает малым входным (единицы Ом – прямое включение рn - перехода) и большим выходным (сотни кОм обратное включение рn - перехода) сопротивлением. Малое входное сопротивление является его недостатком, т.к. оно оказывает шунтирующее действие в многокаскадных усилителях, что снижает коэффициент усиления по напряжению и мощности.
Это ограничивает применение данной схемы в усилительных каскадах.
(т.к. Iэ=IК+IБ)
h 21Б называется коэффициентом передачи по току.
Эта схема дает усиления по напряжению до 1000 и такое же усиление по мощности.
Схема с общим эмиттером.
В этой схеме входным током является малый ток базы – IБ, поэтому его входное сопротивление значительно выше (сотни Ом), чем входное сопротивление в схеме с общей базой (единицы Ом). Выходное сопротивление достаточно велико (десятки кОм).
Важнейшим достоинством этой схемы является большое усиление по току.
Коэффициент усиления по напряжению имеет примерно ту же величину, что и в схеме с общей базой.
Коэффициент усиления по мощности Кр=Кu*Кi значительно выше, чем в схеме с общей базой, т.к h21э>h21Б и составляет несколько тысяч.
Формулы пересчета.
Схема с общим коллектором.
Входное сопротивление схемы очень велико (десятки и сотни кОм). Поэтому каскад имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы (Кu=0.9-0.95) и применяется для согласования сопротивлений между каскадами усилителя или между выходом усилителя и низкоомной нагрузкой (Его часто называют коллекторным повторителем).
Сравнительные свойства различных схем включения транзистора приведены в таблице 1.2
Таблица 1.2.
Характеристики биполярных транзисторов.
В транзисторах всегда взаимосвязаны четыре величины: входные и выходные токи и напряжения.
Используются два семейства статистических характеристик транзистора.
Входные статические характеристики Выходные статические характеристики
Iвх=f (Uвх), при Uвых=const Iвых=f (Uвых), при Iвх=const
Эти зависимости для различных схем включения будут разные.
Схема с общей базой.
Входные характеристики Iэ=f (Uэ-Б),при Uк-Б=const,
Выходные характеристики Iк=f (Uк-Б) , при Iэ=const.
Рис. 1.12 Статические характеристики транзисторов в схеме с 0Б:
а) – входное, б) – выходные.
Схема с общим эмиттером.
Входные характеристики IБ=f (UБэ), при Uкэ=const
Выходные характеристики Iк=f (Uкэ), при UБ=const
Рис. 1.13 Статические характеристики транзисторов в схеме с 0Э:
а) – входные, б) – выходные.
Достоинства и недостатки транзисторов
по сравнению с электровакуумными приборами.
Достоинства:
- малый вес и габариты,
- высокая надежность,
- высокая прочность,
- постоянная готовность к работе,
- отсутствия источника накала,
- низкое напряжения питания.
Недостатки:
- зависимость параметров от внешних условий (температуры, излучений и т. д.),
- различие между входным и выходным сопротивлениями,
- управляются токами (из-за малого входного сопротивления),
- чувствительность к перегрузкам,
- трудность изготовления транзисторов с идентичными параметрами,
- высокий уровень собственных шумов (из-за носителей зарядов двух знаков),
- небольшая выходная мощность.