Транзистор как усилитель электрических сигналов

Схема с общим коллектором

Схема с общим эмиттером

Схема с общей базой

Схема с общей базой (ОБ) имеет следующие семейства характеристик:

– выходных I_к=f(U_КБ) при постоянном значении тока эмиттера;

– входных I_Э=f(U_ЭБ) при постоянном напряжении U_КБ.

Рис. 6.8. Распределение токов в схеме с общей базой

На выходных характеристиках выделяют три области (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик схемы включения

транзистора с ОБ

Первая область – область сильной зависимости I_К от U_КБ. Она расположена левее оси ординат.

U_КБ = -U_К – U_КБ^/,

где U_К – напряжение на p-n- переходе,

U_КБ^/ – внешнее напряжение.

При U_КБ^/= 0, при I_э > 0, I_к >0, поэтому, чтобы уменьшить значение тока коллектора I_К, необходимо подать положительное значение напряжения U_КБ^/, то есть перевести коллектор в режим эмиттера. Тогда потоки дырок взаимно компенсируются и I_К = 0.

Вторая область – слабая зависимость I_К от U_КБ.

При подаче отрицательного значения напряжения U_КБ^/ характеристики немного поднимаются за счет эффекта модуляции толщины базового слоя. Повышение напряжения çU_КБç приводит к уменьшению толщины базы, а следовательно, к увеличению коэффициентов передачи тока a и переноса неосновных носителей через базу d.

Третья область – область теплового пробоя (существует предел повышения U_КБ).

Входные характеристики показаны на рис. 6.10.

Рис. 6.10. Семейство входных характеристик в схеме с ОБ

Кривая, снятая при значении напряжения U_КБ1, размещается левее и выше кривой, снятой при U_КБ = 0, вследствие происходит явление базовой модуляции. При U_КБ = 0, переход П₂ закорочен и не влияет на ток базы. Изменение U_КБ (на коллекторном переходе) вызывает модуляцию ширины базы. С ростом çU_КБçэто приводит к увеличению градиента концентрации инжектируемых в базе дырок, в результате чего увеличивается ток диффузии, то есть ток эмиттера.

Диффузия – перемещение носителей заряда в направлении понижения их концентрации. Такое перемещение зарядов в полупроводнике образует ток диффузии, пропорциональный градиенту концентрации, представляющий собой отношение изменения концентрации носителей заряда данного знака к расстоянию, на котором происходит это изменение.

На рис. 6.11 изображена схема с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 6.11. Схема включения транзистора с ОЭ

Схема с общим эмиттером (ОЭ) имеет следующие семейства характеристик:

– выходных I_К=f(U_КЭ) при постоянном значении тока базы.

– входных I_Б=f(U_ЭБ) при постоянном напряжении U_КЭ.

Напряжение на эмиттерном переходе П₁ определяет напряжение U_БЭ, а на коллекторном переходе П₂.

На выходных характеристиках выделяют три области (рис. 6.12).

Рис. 6.12. Семейство выходных характеристик схемы включения

транзистора с ОЭ

Напряжение на эмиттерном переходе П₁ определяет U_БЭ, а на коллекторном переходе П₂ – (U_КЭ – U_БЭ). На выходных характеристиках три области:

Первая область – начальная область, зависимость сильная I_К от U_КЭ,

Вторая область – слабая зависимость I_К от U_КЭ,

Третья область – тепловой пробой коллекторного перехода.

Характеристики начинаются из начала координат. При U_КЭ = 0, напряжение на коллекторном переходе будет равно напряжению U_БЭ. Коллекторный переход открыт, поток дырок из коллектора в базу и из эмиттера в коллектор компенсируется, ток коллектора I_К = 0. По мере возрастания напряжения U_КЭ по модулю, прямое напряжение на переходе П₂ снижается, его инжекция снижается и увеличивается ток I_К. На границе первой и второй областей прямое напряжение снимается с перехода П₂ и во второй области на переход действует обратное напряжение (U_КЭ>U_БЭ).

Входные характеристики изображены на рис. 6.13.

Рис. 6.13. Семейство входных характеристик в схеме включения

транзистора с ОЭ

При значении U_КЭ = 0 входная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ p-n-перехода. При увеличении значения напряжения U_КЭ по модулю, характеристики смещаются за счет эффекта модуляции базы. При çU_КЭ>0ç при U_БЭ=0, ток I_Б¹0 за счет обратного тока через p-n- переход.

Схема с общим коллектором (ОК) имеет следующие семейства характеристик:

– выходных I_Э=f(U_ЭК) при постоянном значении тока базы;

– входных I_Б=f(U_БК) при постоянном напряжении U_ЭК.

Схема с общим коллектором показана на рис. 6.14.

Характеристики схемы схожи со схемой с общим эмиттером, так как характеристики снимаются при условии R_К=R_Э=0.

Рис. 6.14. Схема включения транзистора с ОК

Одна из основных областей применения биполярного транзистора - усиление электрических сигналов. Для использования транзисторов в качестве усилителя напряжения, тока или мощности, входной сигнал, которого надо усилить, подают на два каких-либо электрода, и с двух электродов схемы снимают усиленный сигнал. В усилительных схемах биполярные транзисторы работают в активном режиме, напряжение на их выводах содержит постоянную и переменную составляющую.

Таблица 6.1

Параметры включения основных схем транзисторов

Параметры	Схема с общей базой	Схема с общим эмиттером	Схема с общим коллектором
Rвх	Единицы-десятки Ом	Сотни Ом, единицы кОм	Десятки-сотни кОм
Rвых	Сотни кОм-единицы МОм	Единицы-десятки кОм	Сотни Ом, единицы кОм
kI	ki<1, a=0,92¸0,999	Десятки-сотни, b=10¸1000	Десятки-сотни
kU	Десятки-сотни	Десятки-сотни	< 1
kP	Десятки-сотни	Десятки-сотни-тысячи	Десятки-сотни

Дата добавления: 2014-01-06