1.2.3.6. Схема включения транзистора с общим коллектором (ок)
Особое
место из всех схем включения транзистора
занимает схема с ОК, где входным током
является ток базы, а выходным ток
эмиттера. По аналогии с предыдущими
схемами включения схема с ОК имеет вид,
представленный на рис. 1.2.8, а. Однако
такое подключение источников
и
к выводам транзистора создает инверсный
режим его работы, что приводит к
значительному уменьшению значения
коэффициента передачи тока эмиттера
,
а следовательно и
.
Поэтому на практике применяют схему с
ОК, приведенную на рис. 1.2.8, б, в которой
обеспечивается нормальный режим работы
транзистора и сохранение тока базы –
входным, а тока эмиттера – выходным.
а) б)
Рис.1.2.8. Включение биполярного транзистора p-n-p (а) и n-p-n (б) типов по схеме с ОК
Так как нагрузка в схеме с ОК включена в эмиттерную цепь, то эта схем чаще называется схемой эмиттерного повторителя.
1.2.3.7. Параметры транзистора с ок
В схеме с ОК:
коэффициент усиления тока
, (1.2.22)
т.е.
схема с ОК имеет
;
-входное сопротивление
;
(1.2.23)
-коэффициент усиления по напряжению
,
(1.2.24)
т.е.
.
Таким образом, схема с ОК (схема эмиттерного повторителя) имеет значительно большее значение входного сопротивления, чем любая другая схема включения транзистора, и усиливает сигнал по току и мощности. Большое значение входного сопротивления с ОК предопределяет широкое применение на практике эмиттерного повторителя в качестве согласующего устройства.
1.2.4. Эквивалентные схемы транзисторов
1.2.4.1. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла
Эквивалентные схемы применяются для анализа цепей, содержащих транзисторы.
Исходя из того, что биполярный транзистор есть совокупность двух встречно включенных взаимодействующих p-n-переходов, его можно представить в виде эквивалентной схемы на постоянном токе. Эквивалентная схема биполярного транзистора на постоянном токе, являющаяся нелинейной физической моделью биполярного транзистора, представленная на рис. 1.2.9, называется моделью Эберса-Молла.
Рис. 1.2.9. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла.
Представленная модель характеризует только активную область транзистора, не учитывая его пассивную (паразитную) область. Данная эквивалентная схема хорошо отражает обратимость транзистора – принципиальную равноправность обоих его переходов. Собираемые токи в данной модели обозначаются с помощью источников тока. Как видно из рис.1.2.9:
,
(1.2.25)
где
и
- токи инжектируемых носителей (входной
и выходной соответственно),
и
- токи собираемых носителей,
и
- статические коэффициенты передачи
тока соответственно при нормальном и
инверсном режиме.
Исходя из (1.1.8) можно записать выражения для токов инжектируемых носителей:
(1.2.26)
Подставив (1.2.26) в (1.2.25), найдем разность токов эмиттера и коллектора, которая составляет ток базы, и в результате получим:
.
(1.2.27)
Выражение
(1.2.27) является математической моделью
транзистора и составляет основу для
анализа его работы. Токи
и
- это тепловые токи, а не обратные токи
переходов. На рис 1.2.10. представлена
эквивалентная схема по постоянному
току для транзистора, включенного по
схеме с ОБ.
Рис. 1.2.10. Эквивалентная схема транзистора по постоянному току, включенного по схеме с ОБ
Рассмотренная выше физическая модель биполярного транзистора по своей сути нелинейна и обычно применяется для анализа работы транзистора только при больших изменениях напряжения и тока.
Для транзистора, включенного по схеме с ОЭ, эквивалентная схема по постоянному току представлена на рис.1.2.11.
Рис. 1.2.11. Эквивалентная схема транзистора по постоянному току, включенного по схеме с ОЭ
В этой схеме параметры транзистора составляют: rб=200...300Ом, r*к.диф=5...10кОм, = 10...300.