книги из ГПНТБ / Смирнов Б.В. Основы электроники и техники связи учебник

жении па эмиттере. Оба начальных тока зависят от температуры и являются неуправляемыми (их часто называют температурны­ ми). Ток в цепи коллектор — эмиттер при замкнутых эмиттере и базе п заданном напряжении на коллекторе называют начальным током короткого замыкания /к.0.к.

М а л о с и г н а л ьн ы е п а р а м е т р ы характеризуют работу транзисторов при воздействии малого сигнала (его увеличение па 50% изменяет измеряемый параметр не более чем на 10%). В этом случае транзистор рассматривается как несимметричный четырех­ полюсник с одним зажимом, общим для входного (обозначается индексом 1) п выходного (индекс 2) сигналов. В зависимости от электрода, присоединяемого к этому общему зажиму, различают схемы транзисторов с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ п об­ щим коллектором ОК (рис. 34).

Малосигнальными являются /г-параметры (используются при расчете и анализе схем, работающих в диапазоне низких частот) и г/-параметры (на высоких частотах).

Система /г-параметров выражается уравнениями четырехполюс­ ника:

50

Значение /г-параметров зависит от свойств транзисторов и схем

Для коэффициентов усиления по току в схемах ОБ и 0 5 приня­ ты специальные обозначения:

/гак5 = а; /г21э = р.

Зависимость между ними

«/-параметры являются параметрами короткого замыкания и определяются из уравнений:

11 — уи U\ ~Ь Уи U2 ,

1% = У 21 U l ~ Ь У 22 U 2'

Взаимосвязь между h- и «/-параметрами следующая:

боту транзистора при изменениях токов и напряжений в широких пределах. К таким параметрам относятся Ицэ й «/2 1 э-

Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером ха­ рактеризует транзистор как усилитель и переключатель:

иД — Д .бо

Крутизна вольт-амперкой характеристики определяет отноше­ ние тока коллектора к напряжению на входе транзистора

I к-бо

У21Э—

1/эб

Коэффициент усиления по напряжению, току и мощности опре­ деляется следующими формулами:

■*'ВХ

=1 + (3;

Кр = КиКп

.где Р = -у---- внутренний коэффициент усиления по току К в корот-

козамкнутой цепи коллектора по сравнению с током базы для схем с общим эмиттером.

В ы с о к о ч а с т о т н ы е п а р а м е т р ы указывают то предель­ ное значение рабочей частоты, выше которого транзистор не может использоваться как усилительный элемент. К ним относятся пре­ дельные и граничные частоты.

Предельная частота /т коэффициента усиления по току в схеме

частоте, при которой значение указанного коэффициента равно 1. Предельная частота /ш коэффициента шумов соответствует час­

тоте, выше которой уровень шумов резко возрастает.

Граничные -частоты определяются по значению параметра, ко­ торый уменьшился с увеличением частоты до определенной вели­ чины (по сравнению со значением его для низкой частоты).

К высокочастотным параметрам относятся емкости перехода

шается отношение сигнал/шум при усилении сигнала данным тран­ зистором.

П р е д е л ь н ы е и а (Га м ет р ы ограничивают область допус­ тимых режимов работы транзисторов. К предельным параметрам относятся максимальная рассеиваемая мощность, максимальная импульсная мощность, максимальный постоянный ток коллектора, максимальный импульсный ток коллектора, максимальное обрат­

относятся максимальная и минимальная температура перехода, тепловые сопротивления переход—среда и переход—корпус, мак­ симальная допустимая мощность рассеяния.

52

Вольт-амперные характеристики транзисторов. Различают статические характеристики и получающиеся при помощи стати­ ческих динамические характеристики транзисторов. Из статичес­ ких наибольшее применение получили входные и выходные харак­ теристики. ■

Входные характеристики представляют собой зависимость входного тока (базы или эмиттера) от напряжения между базой и эмиттером при фиксированном значении напряжения на коллек­ торе (рис. 35, а, б). Они аналогичны характеристикам диода в прямом направлении. Изменение напряжения на коллекторе (от нуля UK= 0 и при его возрастании £/к> 0 ) мало смещает характе­ ристику относительно ее исходного положения. Повышение или понижение температуры переходов транзистора приводит к сме­ щению входных характеристик в область соответственно больших или меньших входных напряжений.

Выходные характеристики представляют собой зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе при фиксированном значении тока базы или эмиттера (рис. 35,б, а). В схемах с общей базой ток коллектора мало зависит от напряжения база — коллек­ тор. С изменением температуры переходов транзистора выходные характеристики их могут менять свое положение относительно первоначального.

Рис. 35. Входные (а, б) и выходные {в, г) характеристики транзисторов:

а, в — в схеме с общей базой; б, г — в схеме с общим эмиттером.

53

в

6

Рис. 36. Схема питания транзистора:

а — с одним источником тока £; б —с двумя источниками тока, коллекторным Е\ и эмиттерным £г; в — с комбинированными обрат­ ными связями по току и напряжению.

Питание цепей транзистора должно быть выполнено таким образом, чтобы при изменении температуры окружающей среды обеспечивалась автоматическая стабилизация режима по постоян­ ному току. Кроме того, подобная стабилизация должна обеспечи­ ваться и в отношении рабочей точки при разбросе параметров транзисторов и в случае их дрейфа в процессе эксплуатации уст­ ройства. Достигается такая стабилизация за счет обратной связи по постоянному току и по постоянному напряжению (или по обоим параметрам) при построении схем питания цепей транзистора.

Существуют две основные схемы питания: с общим источником тока Е (рис. 36, а) и двумя раздельными источниками — эмиттер­

54

морезисторы, специальные диоды), что позволяет получить 5Л= I и даже меньше.

Для питания транзисторов типа р—п—р в нормальном режиме усиления необходимо подать отрицательное напряжение на кол­ лектор и небольшое положительное на эмиттер (относительно ба­

R 1 —R2 (при R3= R 4= R 3= 0 , рис. 36,а).

Для транзистора п—р—п меняется полярность подключения источника питания Е (рис. 36,а).

Фототриоды. В отличие от фотодиодов фототриоды способны усиливать ток в своей цепи, появляющийся при воздействии света. На базу фототриода подается определенный положительный по­ тенциал смещения от батареи Е о (рис. 32, е). В зависимости от его значения параметры фототриода изменяются (рис. 32, ою). Сущест­ вует некоторый оптимальный ток смещения (/0пт), при котором коэффициент усиления по напряжению Ки и выходное сопротивле­ ние Я Вых становится максимальными.

4. Фото- и термосопротивления

Фотосопротивления. Действие фотосопротивлений (рис. 37, а) основано на свойстве полупроводниковых веществ изменять свое сопротивление под влиянием света. Тонкий слой полупроводнико­ вого вещества наносят на стеклянную пластинку 1 (рис. 37,6). При помощи электродов 2 с полупроводниковым веществом создается электрический контакт. Стеклянную пластинку окрашивают лаком, пропускающим заданный спектр световых волн. Фотосопротивле­ ние укрепляют на стекле 3 и помещают в пластмассовую оправу с металлическими выводами. Различают сернистосвинцовые сопро­ тивления ФС-А1 и сернистовисмутовые. Ток в цепи фотосопротив­ ления тем больше, чем больше освещенность и напряжение источ-

Рис. 37. Обозначение на схемах (а), устройство (б) и характеристики (в) фотосопротивлений (фоторезисторов).

55

ника питания 4. На рисунке 37, в приведены характеристики фо­ тосопротивления ФС-Б2.

В качестве полупроводникового слоя в фотосопротивлениях ис­ пользуют селен или сплавы сернистоталлиевые, селенистотеллуро­ вые, сернистосвинцовые и др. Так, например, сернистосвинцовые фотоэлементы ФС-А1 и ФС-А4 обеспечивают чувствительность 500 мкА/(мм-В) при площади освещения 0,25 см2 и рабочем напря­ жении 15 В, а фотоэлементы ФС-К1 и ФС-К2— соответственно 3000 и 2500 мкА/(мм-В) при площади освещения 0,3 см2 и рабочем напряжении 400 В.

тивления можно судить о температуре среды, в которой находится термосопротивление.

56

дящимся в эксплуатации (ГОСТ 5461—59). Новая система обозна­ чений распространяется на полупроводниковые приборы разработ­ ки 1964 и 1968 гг. (ГОСТ 10862—64, ГОСТ 406—68).

Согласно старой системе маркировки, полупроводниковые ди­ оды обозначаются буквой Д. Буквы после Д означают следующее:

В обозначениях диодов используют и цифры. Номера от 1 до 8 от­

Например, марка ДГ-Ц21 читается так: диод германиевый вы­ прямительный, модификации 21. Или Д-808 — диод-стабилитрон германиевый.

В обозначении транзисторов буква П соответствует плоскостно­ му, а буква С — точечному исполнению.

»601 » 699 — мощным высокочастотным транзисторам. Например, марка П-404 читается так: плоскостной высоко­

частотный германиевый транзистор. Или СЗБ: точечный транзи­ стор модификации Б.

Фотосопротивления обозначают буквами ФС. Последующие буквы означают максимальную чувствительность к инфракрасному

57

участку спектра. Например, марка ФС-А1 читается так: фотосопро­ тивление для контроля тепловых излучений из модификации 1.

Термосопротивления имеют несколько обозначений. Термосо­ противления общего назначения обозначаются буквой Т с добавле­ нием цифр и букв, соответствующих определенной модификации исполнения (Т8 Д, Т8 Р и т. д.). Измерительные термосопротивле­ ния имеют марки ММТ, КМТ и КОС с цифрами модификации (ММТ-4, ММТ-6 , КМТ-10 н др.). Для работы в релейных режимах предназначаются термосопротивления г^арки КМТ. Термосопротив­ ления для стабилизации напряжения имеют марку ТП (индекс после букв: числитель — номинальное напряжение в вольтах, зна­ менатель— средний рабочий ток в амперах). Термосопротивлеиия косвенного подогрева имеют марку ТК.П (цифры после букв — со­ противление в омах при максимальной мощности подогрева).

58

Марка тиристоров обозначается буквой Т. Цифры после букв — номинальный ток нагрузки. Для обозначения модификаций по ис­ полнению или назначению используются дополнительные буквы А, Б, В, Г (ГОСТ 14069—68).

В маркировке полупроводниковых диодов по новой системе пре­ дусматривается четыре элемента обозначения: первый — буква или цифра, соответствующая полупроводниковому материалу прибора (Г или 1 — германий, К или 2 — кремний, А или 3-— арсенид гал­

(табл. 2 ); четвертый элемент — буквы, соответствующие разновид­ ности диодов одного типа.

Например, обозначение 2Д503А — кремниевый импульсный диод разновидности А.

Маркировка транзисторов по новой системе обозначений содер­ жит четыре элемента: первый — буква, соответствующая материа­

Например, маркировка ГТ321В означает: германиевый транзи­ стор высокочастотный малой мощности, тип разновидности В.

второй — цифра, соответствующая номеру полупроводникового ма­ териала, третий — число, означающее порядковый номер изделия. Например, марка СТ5-50 читается следующим образом: терморе­ зистор из полупроводникового материала № 5 с модификацией раз­ работки № 50.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Объясните явления дырочной и электронной проводимости.

2.Как работают и какими свойствами обладают полупроводниковые диоды?

3.Какая разница между точечными и плоскостными диодами?

4.Расскажите о работе полупроводниковых триодов.

59