1.11. Работа транзистора в импульсном режиме

Для работы в импульсном или ключевом режиме используют схему с ОЭ (рис. 16). Рабочую точку располагают в области отсечки статических характеристик. При подаче на базу импульса тока положительной полярности (рис. 21) открывается эмиттерный переход и с задержкой t₃ появляется коллекторный ток. Задержка t₃ обусловлена конечным временем пролета инжектированных носителей от эмиттера к коллектору. Длительность фронта t_ф импульса определяется разбросом скоростей инжектированных носителей.

Рис. 21

В течение времени t₃ + t_ф транзистор работает в активном нормальном режиме. При этом в базе накапливается объемный заряд инжектированных носителей.

Начиная с момента t_ф транзистор переходит в режим насыщения, т.е. открывается коллекторный переход. При этом ток коллектора ограничен только сопротивлением R_К. Подавляющая часть напряжения Е_К падает на сопротивлении R_К. При этом U_КЭ < U_БЭ и составляет U_КЭ ≈ 0,10,4В – падение напряжения на транзисторе в насыщенном состоянии.

В момент времени t_U импульс тока базы оканчивается. Но ток базы падает не до нуля, а меняет знак, т.к. начинается процесс рассасывания носителей заряда, накопленных в базе в режиме насыщения. В течение времени рассасывания t_P ток коллектора практически не изменяется, т.к. продолжается экстракция накопленных носителей заряда из области базы.

С окончанием рассасывания носителей в базе транзистор за время t_С возвращается в режим отсечки.

Итак, инерционность носителей заряда в транзисторе приводит к существенному искажению импульсных сигналов. При коротких промежутках между импульсами базового тока, эти импульсы могут оказаться не различимы (рис. 22). Величины t₃, t_ф, t_Р, t_С, являются импульсными параметрами транзистора. Их значения в современных импульсных транзисторах составляет единицы наносекунд.

Рис. 22

1.12. Составной транзистор

С целью повышения коэффициента усиления по току и напряжению и получения большего входа и меньшего выхода сопротивлений применяют схему так называемого составного транзистора (рис. 23).

Рис. 23

На рис. 24 представлена эквивалентная схема составного транзистора.

Рис. 24

Коллекторы двух транзисторов соединены вместе и являются общим электродом, а эмиттер первого транзистора подсоединен к базе второго, из схемы следует, что ,, тогда, откуда коэффициент передачи тока базы определяется:, т.е.. Величина коэффициента усиления составного транзистора может достигать нескольких тысяч.

Транзистор VT2 выбирают более мощным, чтобы его номинальный ток базы был равен номинальному току эмиттера VT1.

Сопротивление базы составного транзистора r_Б = r_Б1 равно сопротивлению базы VT1.

Сопротивление эмиттера определяется по формуле:

,

сопротивление коллектор-эмиттер определяется .

Результирующий сквозной ток коллектора составного транзистора определяется суммой трех составляющих:

J_КОС= J_КОС1+ J_КОС2+ J_КОС1В₂= J _КОС2+(1+В₂) J_КОС1.

Частотная зависимость коэффициента передачи тока составного транзистора определяется частотными свойствами обоих транзисторов.

В схеме ОБ граничная частота ω_грБ составного транзистора близка к граничной частоте более высокочастотного транзистора.

В схеме ОЭ ω_грЭ составного транзистора не превышает граничную частоту более низкочастотного транзистора.

Если ω_грЭ2 = Кω_грЭ1, где К >> 1, то граничная частота составного транзистора определяется: .

На основе составного транзистора промышленность выпускает специальные транзисторы Дарлинтонга, схема которого представлена на рис. 25.

Рис. 25

Кроме транзисторов в схему включены диоды VD1 – ускоряющий, для повышения быстродействия; VD2 – защитный, для защиты от возможных перенапряжений и обратных выбросов напряжения. R₁ и R₂ – резисторы для согласования сопротивлений эмиттерных переходов транзисторов VT1 и VT2.