2 Транзисторы в режиме постоянных напряжений и токов

2.1 Цель занятия

Освоить методику расчета параметров и режимов работы транзисторов.

2.2 Методические указания для самостоятельной подготовки к занятию.

Выучить разделы дисциплины, связанные с принципом работы транзисторов, их основными параметрами и характеристиками, схемами включения [3,4,5,9].

Биполярные транзисторы. Переходы биполярного транзистора могут быть смещены или в прямом или в обратном направлениях. В зависимости от этого различают четыре режима работы биполярных транзисторов:

1. активный режим (на эмиттерный переход подается прямое напряжение, на коллекторный – обратное);

2. инверсный режим (на эмиттерный переход подается обратное напряжение, на коллекторный – прямое);

3. режим насыщения (на эмиттерный и коллекторный переходы подано прямое напряжение);

4. режим отсечки (на оба переходова подано обратное напряжение).

Во время работы в активном режиме входные и выходные токи связаны соотношениями:

для схемы с общей базой (ОБ)

(2.1)

для схемы с общим эмиттером (ОЭ)

, (2.2)

где ,  – коэффициенты передачи токов эмиттера и базы соответственно;

І_К0 – обратный ток через коллекторный переход при разомкнутом выводе эмиттера.

Полевые транзисторы. Полевой транзистор характеризуется следующими параметрами.

Основной параметр – крутизна S:

S = ∆I_C/∆U_З-И при U_С-И = const (2.3)

и может быть до нескольких миллиампер на вольт.

Крутизна характеризует управляющее действие затвора. Например, S = 3 мА/В означает, что изменение напряжения затвора на 1 В создает изменение тока стока на 3 мА.

Управляющее действие затвора наглядно иллюстрируют характеристики, которые выражают зависимость I_C = f (U_зи) при U_си = const (рис. 2.1).

Внутреннее сопротивление R_i аналогично величине 1/Y₂₂ для биполярного транзистора. Этот параметр представляет собой сопротивление транзистора между стоком и истоком (сопротивление канала) для переменного тока и выражается формулой

R_i = 1/В₂₂ = ∆U_с-и /∆I_с при U_з-и = const. (2.4)

Значение R_i достигает сотен килоом и оказывается в много раз больше сопротивления транзистора постоянному току R_o на пологих участках выходных (стоковых) характеристик I_C =f (U_СИ) при U_ЗИ = const (рис.2.2):

Рисунок 2.2 – Выходные (стоковые) характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа

Входное сопротивление полевого транзистора определяется формулой

R_ВХ = ∆U_З-И/∆I_З при U_С-И = const. (2.5)

Поскольку ток I_З – обратный ток n-р перехода, а потому очень маленький, то R_вх достигает единиц и десятков мегаом.

Начальный ток стока I_Снач – ток стока при нулевом напряжении U_ЗИ.

Постоянный ток стока I_Cmax.

2.3 Контрольные вопросы и задания

1. Приведите статические входные и выходные ВАХ биполярного транзистора.

2. Какие токи и напряжения являются входными (выходными) во время включения транзистора по схеме со общей базой, общим эмиттером, общим коллектором?

3. Приведите основные параметры биполярных транзисторов.

4. Почему h-параметры транзистора называются гибридными ?

5. Чем определяются частотные свойства биполярных транзисторов ?

6. Дайте сравнительную характеристику коэффициентов усиления для схем с ОБ,ОК, ОЭ.

7. Дайте сравнительную характеристику входного и выходного сопротивлений для схем с ОБ,ОК, ОЭ.

8. Назовите основные виды полевых транзисторов и опишите особенности их структуры, приведите их основные параметры и условные графические обозначения.

9. Приведите выходные характеристики основных видов полевых транзисторов и сравните их.