Материал: 2416

Взависимости от предельно допустимой мощности рассеяния на коллекторе различают транзисторы малой, средней и большой мощности.

Взависимости от предельно допустимой частоты тока и напряжения различают низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные транзисторы.

10.7. Нагрузочный режим работы биполярного транзистора

При работе транзисторов в усилителях используется нагрузочный (динамический) режим работы транзистора. Усилителями называются устройства, в которых с помощью малых изменений величины на их входе происходит управление значительно большими изменениями

няющийся в зависимости от входного сигнала uвх, в коллекторную цепь транзистора T включается нагрузочное сопротивление Rк.

Уравнение нагрузочного режима для цепи коллектора имеет вид

При изменении входного сигнала uвх изменяется ток базы, что приводит к изменению тока цепи коллектора Iк, следовательно, изменяется напряжение на нагрузочном сопротивлении IкRк, что приводит к изменению напряжения Uкэ, переменная составляющая которого поступает на выход усилительного каскада.

В соответствии с уравнением (10.17) строится нагрузочная вольтамперная характеристика транзистора.

240

стики со статическими являются рабочими точками в усилительном каскаде при соответствующих токах базы.

Графоаналитический метод с использованием нагрузочной характеристики, построенной на семействе статических характеристик, широко применяется при анализе работы усилительных схем.

Ключевой режим работы транзистора от усилительного отличается тем, что транзистор может находиться только в двух состояниях: в состоянии отсечки, которому соответствует точка 1 на нагрузочной характеристике, и в состоянии насыщения, которому соответствует точка 2 (см. рис. 10.23). Особенность этого режима состоит в том, что на коллекторе транзистора рассеивается очень маленькая мощность, и поэтому, в отличие от усилительного режима, отпадает необходимость использования радиатора даже для мощных транзисторов. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, можно опреде-

где Iк – ток коллектора; Rк – сопротивление коллекторного перехода. В режиме отсечки ток Iк очень мал, поэтому и мощность Рк также мала. В режиме насыщения ток Iк достигает максимального значения, но сопротивление Rк мало, поэтому и мощность Рк тоже мала. Пере-

241

ход транзистора из состояния отсечки в состояние насыщения и обратно происходит практически мгновенно под действием управляющего напряжения, подаваемого на базу. За это время транзистор не успевает нагреться.

10.8. Полевые транзисторы

Полевыми транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которых регулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего канала с помощью электрического поля, перпендикулярного направлению тока. Протекание тока в канале обусловлено только одним типом зарядов. Электроды, подключенные к каналу, называются стоком и истоком, а управляющий электрод – затвором. Управляющее напряжение, создающее электрическое поле в канале, приложено между затвором и истоком.

Различают полевые транзисторы двух типов: с затвором в виде р- n перехода и с изолированным затвором.

Устройство транзистора с затвором в виде p-n перехода представлено на рис. 10.24. Основу полевого транзистора составляет полупроводниковая пластина р-типа, к торцам которой приложено напряжение UС, создающее ток IС, протекающий через сопротивление нагрузки Rн.

Рис. 10.24. Схематическое изображение полевого транзистора с p-n переходами

В полупроводниковой пластине этот ток создается движением основных носителей заряда. Торец пластины, от которого движутся носители заряда, называется истоком. Торец, к которому движутся носители заряда, называется стоком. В две противоположные боко-

242

вые поверхности основной пластины вплавлены пластинки n-типа. На границе раздела возникают p-n переходы, к которым в непроводящем направлении между истоком и затвором приложено входное напря-

жение UЗ.

Величина этого напряжения может изменяться при обязательном сохранении указанной на схеме полярности. С увеличением напряжения на затворе области p-n пе-

реходов увеличиваются, а попе- IС речное сечение канала и его проводимость уменьшаются.

Таким образом, изменением напряжения UЗ на затворе можно изменять ток через сопротивление нагрузки Rн и выходное на-

пряжение Uвых.

Работу полевого транзистора принято характеризовать зави-

симостью IC=f(UC) при различных значениях напряжения на затворе UЗ (рис. 10.25).

Включение полевого транзистора по схеме с общим истоком приведено на рис. 10.26.

Полевой транзистор может включаться также по схеме с общим

Рис. 10.26. Схемы включения с общим истоком и условные обозначения полевых транзисторов с управляющим p-n переходом:

а – с каналом n-типа; б – с каналом р-типа

Перед биполярными полевые транзисторы имеют существенные преимущества, к которым относятся большое входное сопротивление, малый уровень собственных шумов, незначительное влияние темпе-

243

ратуры на усилительные свойства. Ток затвора полевого транзистора очень мал и составляет Iз=10–8–10–12 А.

Полевые транзисторы выпускаются также с изолированным затвором. В отличие от транзистора с затвором в виде p-n перехода в транзисторах с изолированным затвором между каналом и затвором внесен изолирующий слой. У транзисторов с изолированным затвором, которые называют транзисторами МДП-типа (металл-

диэлектрик-полупроводник), ток затвора уменьшен до величины

IЗ=10–13–10–16 А.

10.9. Классификация усилителей

Усилителями называются устройства, предназначенные для увеличения значений параметров электрических сигналов за счет энергии включенного источника питания. Различные усилители применяются