Основные соотношения токов в транзисторе:

I_К / I_Б =β >1 –коэффициент усиления транзистора по току в схеме с ОЭ.

При этом величина β может достигать 100-ен единиц и зависит от разности концентраций основных носителей в эмиттере и базе;

I_К / Iэ =α <1 -коэффициент усиления транзистора по току в схеме с ОБ ;

Iэ / I_Б = (β +1)-коэффициент усиления транзистора по току в схеме с ОК;

Если в цепь коллектора включить резистор, то падение напряжения на нём U_ВЫХ окажется значительно больше переменного напряжения входного сигнала U_ВХ, т.е. транзистор усиливает входной сигнал.

В режиме насыщения на оба перехода транзистора подаётся прямое напряжение. При этом в базу инжектируются потоки основных носителей эмиттера и коллектора, и сопротивление промежутка коллекторэмиттер транзистора резко уменьшается. В этом режиме транзистор не управляется. Режим насыщения используется в тех случаях, когда необходимо уменьшить (почти до нуля) сопротивление цепи, в которую включен транзистор. Этот режим используется в цифровых схемах, как одно из устойчивых состояний электронного ключа.

В режиме отсечки оба перехода транзистора закрыты, так как на них подают обратное напряжение. В этом режиме транзистор обладает большим сопротивлением. Обратные токи эмиттерного I_ЭБО и коллекторного I_КБО переходов малы (особенно для кремниевых транзисторов). Этот режим также используется в цифровых схемах, как второе устойчивое состояние электронного ключа.

В инверсном режиме эмиттерный переход заперт, а коллекторный отперт. Это режим обратный активному, а функции эмиттерной и коллекторной области меняются. Однако, параметры инверсного и активного режимов существенно отличаются изза асимметрии областей.

При включении биполярного транзистора в электрическую схему образуется две цепи: управляющая и управляемая. В управляющей цепи действует входной сигнал, который обычно подают на базу. В управляемой цепи (эмиттерной или коллекторной) формируется выходной сигнал. Третий электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей.

В зависимости от того какой электрод является общим существует три схемы включения транзисторов:

- с общим эмиттером;

- с общим коллектором;

- с общей базой.

Для расчёта транзисторных схем используются два семейства вольтамперных характеристик: входные и выходные.

Для схемы с ОЭ это зависимость тока базы от напряжения между базой и эмиттером при постоянном напряжении на коллекторе (рис. 3а.)

I_Б = f(U_ЭБ) при U_КЭ = const.

Выходные характеристики транзистора показывают зависимость выходного тока от выходного напряжения. Для схемы с ОЭ эти характеристики имеют вид I_К = f(U_КЭ) при I_Б = const (рис. 3. б):

.

Рис.3. ВАХ биполярного транзистора n – p – n типа

Рис.4. Транзистор как активный четырёхполюсник.

В режиме усиления малых сигналов транзистор, включенный с ОЭ, эквивалентно представляют в виде линейного четырёхполюсника (рис.4). входные и выходные параметры которого, связаны следующими уравнениями:

U_БЭ = h_11ЭI_Б + h_12ЭU_КЭ;

I_К = h_21ЭI_Б + h_22ЭU_КЭ,

где коэффициенты h₁₁,  , h₂₂ и являются параметрами транзистора.

Физический смысл h-параметров и формулы для их расчёта:

h_11Э=U_БЭ/I_Б,= r_вх [Ом] при U_КЭ=const входное сопротивление ;

h_12Э = U_БЭ /U_КЭ при I_Б = const  коэффициент обратной связи;

h_21Э = I_К /I_Б =β при U_КЭ = const  коэффициент усиления по току;

h_22Э = I_К /U_КЭ =1/r_вых [1/Ом] при I_Б = const  выходная проводимость .

h параметры легко могут быть определены по входным и выходным характеристикам для выбранной рабочей точки. Методика их определения поясняется на рис. 5 и заключается в следующем:

Рис.5. Определение h- параметров по входным и выходным ВАХ.

1) для определения h_11Э в окрестности рабочей точки (РТ) «А» (рис.5а) берут приращение напряжения U_БЭ и соответствующее ему приращение тока I_Б, затем определяют h_11Э = U_БЭ/I_Б;

2) для определения h_12Э выбирают две входные характеристики, снятые при двух значениях напряжения между коллектором и эмиттером (рис. 5в) и проводят через РТ «А» линию I_Б = const, соответствующую холостому ходу на входе транзистора. Затем точки пересечения этой линии с характеристиками проецируют на ось U_БЭ и определяют U_БЭ и U_КЭ = U_КЭ2  U_КЭ1 затем рассчитывают коэффициент обратной связи по напряжению h_12Э = U_БЭ /U_КЭ;

Рис. 3.4

3) для определения h_21Э семейство выходных характеристик вблизи РТ «А» пересекают линией U_КЭ = const (рис.5.б), что соответствует короткому замыканию на выходе транзистора. Затем определяют графически I_К и I_Б как разность I_Б2  I_Б1 и рассчитывают h_21Э = I_К/I_Б;

4) для определения h_22Э из семейства выходных ВАХ выбирают выходную характеристику, снятую при I_{Б РТ}. Находят приращение тока коллектора I_К, вызванное приращением напряжения U_КЭ на нём при постоянном токе базы

(рис. 5.г) и рассчитывают h_22Э = I_К/U_КЭ. РТ транзистора в схеме с ОЭ характеризуются следующими параметрами: I_{Б РТ}, I_{К РТ}, U_{БЭ РТ}, U_{КЭ РТ}.

б) начертить принципиальные схемы для снятия характеристик БТ в соответствии с заданным вариантом (см.Рис7. и Рис.8);

в) используя входные и выходные ВАХ транзистора (рис.6), для заданного варианта построить две линии нагрузки (для заданного R2 и для R2 = 0, в последнем случае линия нагрузки параллельна оси тока I_к). В соответствии с точками пересечений нагрузочных линий и выходных характеристик построить две характеристики прямой передачи по току I_к = (I_Б) при R2 = 0 и при заданном R2. Определить область линейного усиления;

Рис. 6. Входные и выходные ВАХ и нагрузочная диаграмма для линейного режима работы БТ в схеме с ОЭ.

г) выбрать рабочую точку покоя Р для линейного режима и по характеристикам определить токи I_кр , I_бр и напряжение U_кр в рабочей точке Р;

д) по заданным временным диаграммам переменного тока базы I₆(t) (см. рис. 6) построить временные диаграммы тока коллектора i_К(t) и напряжения U_K(t). Определить максимальную амплитуду неискаженного синусоидального выходного сигнала. Аналогично построить кривые для сигналов в режимах «В» и «Д».