5.3. Три схемы включения транзистора

Как элемент электрической цепи, транзистор может быть вклю­чен по-разному. В зависимости от того, какой из внешних выводов является общим для входной и выходной цепей, возможны три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). Основные свойства транзистора определяются соотношениями токов и напряжений в выходных и вход­ных цепях.

а б в

Рис. 5.4

В этом отношении каждая из схем включения транзистора имеет свои особенности.

Схема с обшей базой (ОБ) приведена на рис.5.4,а. Входным током в этой схеме является ток эмиттера I_Э, выходным - ток кол­лектора I_K. Нетрудно заметить, что принцип действия транзистора был рассмотрен на примере схемы ОБ. Поэтому для ОБ целиком спра­ведливы все полученные ранее соотношения. С учетом теплового тока и основных соотношений (5.1) и (5.2) в активном (усили­тельном) режиме связь выходного тока с входным может быть пред­ставлена в следующем виде:

(5.6)

Выходной ток меньше входного, т. е. схема ОБ не может усиливать ток. Но возможно многократное усиление напряжения, только реализуется возможность в более сложных схемах – усилительных каскадах, которые будут рассмотрены далее. Схема ОБ используется редко.

Схема с общим эмиттером (ОЭ) приведена на рис.5.4,б. Вход­ным является ток базы, выходным - ток коллектора.

Отношение то­ка коллектора к току базы называют коэффициентом усиления тока базы.

Из основных соотношений (5.1) и (5.2) токи

,

Тогда коэффициент усиления тока базы  может быть выражен че­рез основной коэффициент передача тока :

(5.7)

Для приведенных выше значений  = 0,95...0,99 коэффици­ент  = 20...100. Таким образом, в схеме ОЭ происходит мно­гократное усиление тока ( » 1), в отличие от схемы ОБ, в ко­торой выходной ток меньше входного ( < 1). В схеме ОЭ возможно также многократное усиление напряжения, но то же – в усилительных каскадах. Но такой результат получился лишь потому, что за входной ток в схеме ОЭ принят ток базы. Все процессы в транзисторе при этом остаются неизменными, в частности, при изменении прямого напряжения на эмиттерном пе­реходе происходит инжекция в базу, затем - диффузия, экстракция и т.д.

В выходной цепи схемы ОЭ включены последовательно коллек­торный и эмиттерный переходы, поэтому выходное напряжение рав­но сумме напряжений на этих переходах, а неуправляемый ток кол­лектора I^*_Ko (при I_Б = 0) значительно больше, чем I_K в схеме ОБ. Это объясняется тем, что ток I_K, возникающий в коллектор­ном переходе, как и в схеме ОБ, сейчас (в схеме ОЭ) протекает последовательно еще через эмиттерный переход в прямом направле­нии, что неизбежно вызывает понижение потенциального барьера, инжекцию дырок из эмиттера в базу, диффузию их к коллектору и экстракцию, т.е. увеличение тока коллектора сверх I_K0 за счет взаимодействия с эмиттерным переходом.

Количественно величина I^*_Ko легко находится из (5.6) при оборванной базе ( I_Б = 0). При этом остается одна цепь, в ко­торой токи на всех участках одинаковы и приняты за I^*_Ko ( I_K = I^*_K0 , I_Э = I^*_K0 ):

Из этого равенства легко найти связь неуправляемого тока I^*_Ko с  и I_K0:

(5.8)

С учетом неуправляемого тока I^*_Ko для схемы ОЭ выходной ток может быть записан в следующем виде:

(5.9)

Схема ОЭ используется очень широко. Она является основной схемой включения транзистора в электронных устройствах.

Схема с общим коллектором (ОК) приведена на рис.5.4,в. Входным является ток базы I_Б, выходным – ток эмиттера I_Э. Отношение выходного тока к входному мало отличаются от схемы ОЭ:

.

Неуправляемый ток имеет то же значение I^*_Ko,т.к. при I_Б = 0 цепь протекания тока остается прежней. Для схемы ОК выход­ной ток I_Э может быть записан в следующем виде:

(5.10)

В схеме ОК выходное напряжение почти равно входному (за вычетом прямого напряжения на эмиттерном переходе). Схема ОК не может усиливать напряжение, но многократно усиливает ток. Схема ОК используется редко.