2.2. Схемы включения транзисторов

Различают три схемы включения транзистора: с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК. (рис 2.7-2.9)

В схеме с ОБ (рис. 2.7) база является общим электродом для входной и выходной цепи. Схема с ОБ обладает усилением по мощности и напряжению U_КБ>U_БЭ, но не обеспечивает усиление тока так как I_Э=I_К. Входное сопротивление схемы с ОБ мало и равно сопротивлению прямосмещенного перехода эмиттер-база. Для схемы с ОБ характерна заданная величина тока эмиттера.

Наиболее распространена схема с ОЭ, в которой эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепи (рис 2.8)

Cхема с ОЭ обеспечивает усиление тока так как

I_Б=I_Э-I_K<<I_K=I_Э, (2.2.1)

и следовательно I_К>>I_Би усиление напряжения, так как U_КЭ>U_БЭ. Входное сопротивление схемы с ОЭ значительно больше входного сопротивления схемы с ОБ и равно:

. (2.2.2)

В схеме с ОК (рис. 2.9) коллектор является общим электродом для входной и выходной цепи. Так как I_Э>>I_Б, то схема с ОК обеспечивает усиление по току I_Э>>I_Б, но не дает усиления по напряжению. Схема ОК обладает высоким входным сопротивлением.

Транзистор может работать в четырех режимах: активном, в режиме насыщения, отсечки и инверсии. В активном режиме переход эмиттер-база включен в прямом направлении, а переход база-коллектор в обратном. В режиме насыщения переходы эмиттер-база и база-коллектор включены в прямом направлении

В режиме отсечки переходы эмиттер-база и база-коллектор включены в обратном направлении. В инверсном режиме переход эмиттер-база включен в обратном направлении, а переход база-коллектор в прямом.

2.3 Коэффициенты передачи тока

Коэффициенты передачи тока характеризуют связь между входными и выходными токами транзистора.

Связь между коллекторным и эмиттерным токами можно представить в виде:

I_K=I_Э, (2.3.1)

где - коэффициент передачи эмиттерного тока.

Коэффициент близок к единице и равен 0.9-0.99. Наиболее удобен при рассмотрении схем с ОБ.

Ток эмиттера равен:

I_Э=I_K+I_Б. (2.3.2)

Коэффициент усиления базового тока связывает коллекторный ток с базовым:

I_K=I_Б. (2.3.3)

С учетом 2.3.1-2.3.3

=, (2.3.4)

 широко применяется при анализе схем с ОЭ. Коэффициент тем больше, чем ближек единице. Величинаможет лежать в пределах 20 - 400.

Представим в виде:

=, (2.3.5)

где I_Эn- электронный эмиттерный ток (для n-p-n транзистора).

Отношение:

=, (2.3.6)

называется коэффициентом инжекции и характеризует долю полезной электронной составляющей в эмиттерном токе, доходящей до коллектора и определяющей коллекторный ток.

Отношение:

=, (2.3.7)

называется коэффициентом переноса и определяет долю носителей не прорекомбинировавших в базе на пути к коллектору.

С учетом (2.3.6) и (2.3.7) выражение (2.3.5) можно переписать в виде:

=. (2.3.8)

Коэффициент переноса равен:

=1-, (2.3.9)

где W- ширина базы, L- диффузионная длина.

Из (2.3.9) видно, что коэффициент переноса тем больше, чем меньше ширина базы и тем больше диффузионная длина. Так как увеличение диффузионной длины ухудшает частотные свойства транзистора (увеличивая ), то основным путем повышенияявляется уменьшение ширины базы.

У дрейфовых транзисторов коэффициент переноса выше, так как в ускоряющем поле базы носители движутся быстрее и вероятность их рекомбинации ниже =0,9950,999.

Коэффициент инжекции равен:

=, (2.3.10)

где Д_рЭ- коэффициент диффузии дырок в эмиттере,

Д_nБ- коэффициент диффузии электронов в базе,

L_рЭ- диффузионная длина дырок в эмиттере,

N_Б, N_Э- граничные концентрации примесей в базе и эмиттере.

Коэффициент инжекции тем больше, чем меньше ширина базы и чем больше разница между N_Би N_Э. Для этого эмиттерный слой сильно легируют.=0.97 - 0.99.