1) Биполярный транзистор, схема замещение
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор.Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»).
Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.
Режимы работы биполярного транзистора
Нормальный активный режим
Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт)
Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.
Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Режим отсечки
В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
Основной закон управления транзистора: IК = β*IБ
β – коэффициент усиления по I, в справочнике – h21
Праметры транзистора:
а) IКmax
б) Umax
в)
IБmax
=
г) паразитные параметры CБЭ, СБК
д) рабочая частота транзистора
Предельная
частота – частота, при которой коэффициент
усиления К = 1, и транзистор перестаёт
усиливать сигнал.
IБ
=
IК
=
RЭ выбирается, исходя из RН, причём RЭ < RН, что бы избежать несимметричных воспроизведений сигнала.
2) Усилительный каскад с ОЭ
Коэффициент усиления по току каскада с ОЭ
здесь считается, что входной ток каскада Iвх=Iб
Формулу для коэффициента усиления этого каскада по напряжению
можно найти, если применить закон Ома ко входной и выходной цепям:
где Uс — напряжение источника сигнала; Rвх — полное входное сопротивление каскада, наблюдаемое со стороны источника; Rc — сопротивление источника сигнала; Iн и Iб = Iвх — токи сигналов в коллекторной и базовой цепях транзистора; h11Э = rбэ — входное сопротивление транзистора.
Формула (1.11) выведена в предположении, что для пленарного транзистора коэффициент обратной связи h12 = 0 и выходная проводимость h22= 0. Параметры усилительных каскадов удобно выразить с помощью абсолютных уровней токов, протекающих через переходы транзисторов. Этим методом удается упростить расчеты многокаскадных схем.
Согласно эквивалентным схемам рис 1.10 б и 1.12 а входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ, наблюдаемое между электродами база — эмиттер,
Сопротивление rэ пересчитывается в цепь источника сигнала с коэффициентом В + 1, так как через него протекает ток эмиттера, в
В + 1 раз превышающий входной ток Iб. Входное сопротивление транзистора обратно пропорционально току эмиттера и прямо пропорционально коэффициенту усиления В и температуре Т.
По ряду причин (статические и шумовые ошибки) в принципиальных схемах пользуются отношением сопротивлений Rс\h11э < 0,1 поэтому для большинства источников сигналов за счет большого значения h11э обеспечивается режим генератора тока. Если значением сопротивления Rc в формуле (1.11) пренебречь, то по формулам (1.11) и (1.12) получим основное уравнение для расчета коэффициента усиления каскада с ОЭ в зависимости от тока эмиттера и температуры:
здесь считается, что В >> 1, т. е. базовым током можно пренебречь. Согласно (1.14) Кuэ не зависит от коэффициента усиления транзистора В.
Коэффициент усиления по мощности для каскада с ОЭ
наибольший.