Основные режимы работы биполярного транзистора

Независимо от схемы включения биполярного транзистора он может работать в трех основных режимах, которые определяются полярностью напряжения на эмиттерном U_E и коллекторном U_k переходах:

1) режим отсечки (U_E < 0, U_K < 0);

2) активный режим (U_E > 0, U_K < 0);

3) режим насыщения (U_E > 0, U_K > 0).

В режиме насыщения, которое наступает при большом соответствующем входном сигнале, коллекторный и эмиттерный переходы смещены в прямом направлении, транзистор полностью включен и его ток I _mp = U _ВН / R_Н , то есть зависит только от сопротивления нагрузки и внешнего напряжения (исходное сопротивление транзистора снижается до очень маленькой величины).
В режиме отсечки, которая наступает с поступлением во входную цепь транзис-тора сигнала, который обеспечивает полное запирание прибора, оба перехода смещенны в обратном направлении (закрытое состояние транзистора). При этом в выходной цепи протекает ток, который есть обратным током эмиттерного и коллекторного переходов, а сопротивление транзистора высокое.
Активный режим есть промежуточным. В нем эмиттерний переход смещен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном.
Транзистор в этом режиме работает как усилитель сигнала: пропорциональным изменениям входного сигнала здесь отвечают пропорциональные изменения выходного.
Режим работы, в котором транзистор продолжительное время находится в режимах отсечки или насыщения, называется ключевым режимом.
Рассмотрим приведенные выше режимы работы транзистора на примере его включения по схеме с ОЭ.

Рис. - Схема включения транзистора с ОЭ

; (1); (2); (3)

где R _Б, R_K - базовая и коллекторная напогрузки, U_КЭ - напряжение между коллектором и эмиттером, Е_К — напряжение источника питания.

Уравнение (3) характеризует связь выходного напряжения с входным током и называется динамической выходной характеристикой транзистора или линией нагрузки.

Рис. - Выходная динамическая характеристика транзистора

На семействе выходных статических характеристик построим линию нагрузки

Для этого рассмотрим режимы холостого хода (Х.Х.) и короткого замыкания (К.З.).

Для режима Х.Х.: если I_К=0, то U_КЭ = Е.

Для режима К.З.: если U_КЭ = 0, то

Точки пересечения линии нагрузки с любой ВАХ называются рабочими точками и отвечают определенным значениям выходного тока и выходного напряжения. Если, например, I_Б=I_Б0, то этому отвечает точка р, для которой U_ВЫХ = U_ОК, I_ВЫХ=I_ОККогда рабочая точка лежит в границах отрезка аб, транзистор работает в активном (усилительном) режиме, где изменениям входного сигнала отвечают пропорциональные изменения выходного.
Если рабочую точку задать ниже точки б, транзистор переходит к режим отсечки, которому отвечает собственно точка б.
Если же рабочую точку задавать выше точки а - транзистор находиться в режиме насыщения, которому и отвечает точка а.
Вообще режимом насыщения называют такой режим, когда дальшему увеличению входного действия не отвечает увеличение выходной реакции, которая достигла некоторого значения.
В режиме насыщения через транзистора протекает ток:

Для того чтобы транзистор вошел в режим насыщения, необходимо обеспечить ток базы не меньше
Степень насыщения характеризуется коэффициентом насыщения

В активном режиме S < 1.
К основным параметрам биполярных транзисторов относятся:
- максимально допустимый ток коллектора I_К, что составляет (0,01-100) А;
- допустимое рабочее напряжение U_KE, что составляет (20-1000) В;
- коэффициент передачи по току β = 20-50;
- допустимая мощность на коллекторе Р_K (если Р_K < 0,3 Вт, то имеем транзистор маленькой мощности, если Р_K = 0,3-1,5 Вт - средней мощности, если Р_K > 1,5 Вт - большой мощности).

Дата добавления: 2014-01-13