2 Режимы работы и схемы включения транзистора

На каждый р-п-переход транзистора может быть подано как прямое, так и обратное напряжение. В соответствии с этим различают четыре режима работы биполярного транзистора: режим отсечки, режим насыщения, активный режим и инверсный режим.

Активный режим обеспечивается подачей на эмиттерный переход прямого напряжения, а на коллекторный – обратного (основной режим работы транзистора). Этот режим соответствует максимальному значению коэффициента передачи тока эмиттера и обеспечивает минимальное искажение усиливаемого сигнала.

В инверсном режиме к коллекторному переходу приложено прямое напряжение, к эмиттерному – обратное (_ст  min; используется очень редко).

В режиме насыщения оба перехода находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток не зависит от входного и определяется только параметрами нагрузки.

В режиме отсечки оба перехода смещены в обратных направлениях. Выходной ток близок к нулю. (используется в ключевых схемах).

Режимы насыщения и отсечки используется одновременно в ключевых схемах (при работе транзистора в ключевом режиме).

При использовании транзистора в электронных устройствах нужны два вывода для входного сигнала и два вывода для выходного. Поскольку у транзистора всего три вывода, один из них должен быть общим для входного и выходного сигналов.

В зависимости от того, какой вывод транзистора является общим при подключении источника сигнала и нагрузки, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ) (рисунок 4, а); с общим эмиттером (ОЭ) (рисунок 4, б); с общим коллектором (ОК) (рисунок 4, в).

В этих схемах источники постоянного напряжения и резисторы обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току, т. е. необходимые значения напряжений и начальных токов. Входные сигналы переменного тока создаются источниками и_вх. Они изменяют ток эмиттера транзистора, а соответственно и ток коллектора. Приращения тока коллектора (рисунок 4, а, б) и тока эмиттера (рисунок 4, в) создадут, соответственно, на резисторах R_К и R_Э приращения напряжений, которые и являются выходными сигналами и_вых.

Р исунок 4

3 Вольт-амперные характеристики транзистора

Наиболее полно свойства биполярного транзистора описываются с помощью вольт-амперных (ВАХ) характеристик. При этом различают входные и выходные ВАХ транзистора. Поскольку все три тока (базовый, коллекторный и эмиттерный) в транзисторе тесно взаимосвязаны, при анализе работы транзистора необходимо пользоваться одновременно входными и выходными ВАХ.

Каждой схеме включения транзистора соответствуют свои вольт-амперные характеристики, представляющие собой функциональную зависимость токов через транзистор от приложенных напряжений. Из-за нелинейного характера указанных зависимостей их представляют обычно в графической форме.

Транзистор как четырехполюсник характеризуется входной и выходной статическими ВАХ, показывающими соответственно зависимость входного тока от входного напряжения (при постоянном значении выходного напряжения транзистора) и выходного тока от выходного напряжения (при постоянном входном токе транзистора). Статические выходные и входные ВАХ биполярного транзистора п-р-п-типа для схемы включения с ОБ приведены на рисунке 5, а и 5, б соответственно.

Р исунок 5

На рисунке 5, а можно выделить две области, соответствующие двум режимам работы транзистора: активный режим ( U_КБ < 0 и коллекторный переход смещен в обратном направ­лении); режим насыщения (U _КБ > 0 и коллекторный переход смещен в прямом направлении).

На рисунке 6 показаны ВАХ р-п-р-транзистора, включенного по схеме с ОЭ.

Входная ВАХ (рисунок 6, б ) подобна прямой ветви ВАХ диода. Для выходной цепи транзистора, включенного по схеме с ОЭ (как и по схеме с ОБ), строится семейство выходных ВАХ (рисунок 6, а). Это обусловлено тем, что коллекторный ток транзистора зависит не только от напряжения, приложенного к коллекторному переходу, но и от тока базы. Каждая из выходных ВАХ биполярного транзистора характеризуется в начале резким возрастанием выходного тока I_К при возрастании выходного напряжения U_КЭ, а затем, по мере дальнейшего увеличения напряжения, незначительным изменением тока.

Р исунок 6

На выходной ВАХ транзистора можно выделить три области, соответствующие различным режимам работы транзистора: насыщения, отсечки и усиления, соответствующая активному состоянию транзистора, когда U_БЭ  > 0; U_КЭ> 0.

Входные и выходные ВАХ транзисторов используются при графо-аналитическом расчете каскадов, содержащих транзисторы.