6. Схемы включения транзисторов.

Как элемент электрической цепи, транзистор включают таким образом, что один из его электродов является входным, а другой — выходным. Третий электрод является общим относительно входа и выхода. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) (рис. 2.12).

Рис. 2.12

Схема с ОБ усиливает по напряжению и мощности. Схема с ОК усиливает по току и мощности. Схема с ОЭ усиливает по напряжению, току и мощности, поэтому применяется наиболее часто. Коэффициент передачи тока эмиттера h_21э=(ðI_к/ðI_э)_Uкэ=const≈ I_к/I_б

h_21э= h_21б/(1- h_21б)

Семейство входных характеристик транзистора для схемы ОЭ I_б= f(U_бэ)_Uкэ=const показано на рис. 2.13, а. При U_кэ= 0 вольт-амперная характеристика аналогична прямой ветви характеристики диода. С ростом напряжения на базе ток базы экспоненциально увеличивается, переходя в линейную зависимость при сравнительно большом токе базы.

Выходные характеристики транзистора для схемы ОЭ I_к=f(U_КЭ)_Iб=const (рис. 2.13; б)...

Рис. 2.13

Характеристиками пользуются для определения режимов работы транзистора.

Рис. 2.18

1) Усилительный режим- эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный- в обратном, на рис. 2.18, а усилительный режим отмечен как активная область I.

2) Режим насыщения - при малых напряжениях на коллекторе (0,2—0,3 В) ток коллектора не зависит от тока базы и характеристики сливаются в одну линию (область насыщения II). В режиме насыщения оба перехода тран­зистора смещаются в прямом направлении, а транзистор можно представить в виде замкнутого ключа (рис. 2.18, б). Этот режим возникает при больших токах базы I_б≥ I_{б нас}

3) Режим отсечки - I_б = 0, оба перехода транзистора смещены в обратном направлении, и через них проходят очень малые обрат­ные токи. Транзистор в области отсечки Ш представляет собой разомкнутый ключ (рис. 2.18, в). I и III режимы называют ключевыми.

4) Режим лавинного пробоя IV возникает при U_кэ=U_{кэ.проб,} при этом происходит пробой коллекторного перехода, и коллекторный ток резко возрастает. Такой режим работы транзистора является недопустимым.

Биполярный транзистор в динамическом режиме.

Рассмотрим схему с ОЭ, В цепь выходного электрода транзистора включается сопротивление нагрузки R_н, а во входную цепь— источник входного сигнала с ЭДС е_и (рис. 2.16).

Рис. 2.16

В схеме изменения коллекторного тока транзистора зависят не только от изменений базового тока, а и от изменений напряжения на коллекторе.

U_кэ=Е_к-I_кR_к

Такой режим работы транзистора называют динамическим, а характеристики, определяющие связь между токами и напряжениями транзистора при наличии сопротивления нагрузки, динамическими характеристиками.

Динамические характеристики строят на семействе статических характеристик при заданных значениях напряжения источника питания коллекторной цепи Е_к и сопротивления нагрузки R_к. Если I_к = 0, то U_кэ = Е_к и при U_кэ=0 I_к=Е_к/R_к. Отложив на соответствующих осях напряжение, равное Е_к, и ток, равный E_K/R_K, через полученные точки проводят нагрузочную прямую. Выходная динамическая характеристика является геометрическим местом точек пересечения нагрузочной прямой со статическими характеристиками. Используя динамическую коллекторную характеристику, можно для любого значения коллекторного тока найти соответствующие значения напряжения на коллекторе и тока во входной цепи I_б, которые являются взаимосвязанными.