Материал: Электроника

KU = α ∙ (Rн / Rвх) Rн ≈ n ∙ 1кОм

Rвх ≈ n ∙ 10 Ω

KU ≈ n ∙ 100

KP = KU / KI = n ∙ 100

Для схемы с общим коллектором:

KI = Iэ / Iб = β + 1 = n KU = β ∙ (Rн / Rвх) ≈ n KU < 1

Для схемы с общим эмиттером:

KI = Iк / Iб = β = n (10÷100)

KU = β ∙ (Rн / Rвх)

KP = KI ∙ KU = n ∙ (1000÷10000)

Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом. Представим транзистор переменным резистором ro, последовательно с которым включено нагрузочное сопротивление Rн и источник питания Е. Напряжение источника Е делится между сопротивлением нагрузки RH и внутренним сопротивлением транзистора ro, которое он оказывает постоянному току коллектора. Это сопротивление приближённо равно сопротивлению коллекторного перехода транзистора для постоянного тока. В действительности к этому сопротивлению ещё добавляются небольшие сопротивления эмиттерного перехода, а также n- и p-об- ластей, но эти сопротивления можно не принимать во внимание.

Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряжения изменяется ток эмиттера, а следовательно, сопротивление коллекторного перехода. Тогда напряжение источника Е будет перераспределяться между Rн и ro. При этом переменное напряжение на резисторе нагрузки может быть получено в десятки раз большим, чем входное переменное напряжение. Изменения тока коллектора почти равны изменениям тока эмиттера и во много раз больше изменений тока базы. Поэтому в рассматриваемой схеме получается значительное усиление тока и очень большое усиление мощности. Усиленная мощность является частью мощности, затрачиваемой источником Е.

Статические характеристики транзисторов

1)Статические характеристики транзистора по схеме ОБ

2)Статические характеристики транзистора по схеме ОЭ

1) Статические характеристики транзистора по схеме ОБ. Статическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором изменение входного тока или напряжения не вызывает изменение выходного напряжения. Статические характеристики каскада, включённого по схеме с ОБ, измеряются по общей схеме, изображённой на рисунке 69.

Рис. 69

Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные.

Е. А. Москатов. Стр. 36

1) Входная характеристика. Iвх = f(Uвх) при Uвых = const

дить ниже.

Для схемы включения с общим эмиттером Iвых=f(Uвых) при Iвх=Const, Iк=f(Uкэ) при Iб=Const даны иллюстрации Рис. 70 – 72.

Резистором R1 (смотрите схему Рис. 69) изменяется напряжение база-эмиттер, а резистором R2 поддерживается постоянным Uбк. Обычно входные характеристики измеряются при двух значениях постоянного напряжения Uбк (смотрите Рис. 73, а).

Входные характеристики представляют собой прямую ветвь открытого эмиттерного перехода. 2) Выходная характеристика. Эта зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе.

Для схемы включения с общей базой Iк=f(Uбк) при Iэ=Const дана иллюстрация Рис. 74, из которой видно, что выходные характеристики представляют собой прямые линии, почти параллельные оси напряжения.

Это объясняется тем, что коллекторный переход закрыт независимо от величины напряжения база-коллектор, и ток коллектора определяется только количеством носителей заряда, проходящих из эмиттера через базу в коллектор, то есть током эмиттера.

2) Статические характеристики транзистора по схеме ОЭ

На рисунке 75 изображена схема установки для измерения статических характеристик транзистора, включённого по схеме с ОЭ.

Iвх=f(Uвх) при Uвых=Const Iб=f(Uбэ) при Uкэ=Const

Рис. 75

Иллюстрация входных характеристик приведена на Рис. 73, б.

Динамический режим работы транзистора

1)Понятие о динамическом режиме

2)Динамические характеристики и понятие рабочей точки

3)Ключевой режим работы транзистора

1) Понятие о динамическом режиме.

Динамическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором в выходной цепи стоит нагрузочный резистор, за счёт которого изменение входного тока или напряжения будет вызывать изменение выходного напряжения.

Е. А. Москатов. Стр. 38

Рис. 76

На Рис. 76 резистор Rк – это коллекторная нагрузка для транзистора, включённого по схеме с ОЭ, обеспечивающая динамический режим работы.

Eк = URк + Uкэ

URк = Iк ∙ Rк

Eк = Uкэ + Iк ∙ Rк

Uкэ = Eк - Iк ∙ Rк – уравнение динамического режима работы транзистора.

2) Динамические характеристики и понятие рабочей точки. Уравнение динамического режима является уравнением выходной динамической характеристики. Так как это уравнение линейное, выходная динамическая характеристика представляет собой прямую линию и строится на выходных статических характеристиках (смотрите Рис. 77).

Две точки для построения прямой находятся из начальных условий.

Iк при Uкэ=0 называется током коллектора насыщения. Выходная динамическая характеристика получила название нагрузочной прямой. По нагрузочной прямой можно построить входную динамическую характеристику. Но поскольку она очень близка к входной статической характеристике при Uкэ>0, то на практике пользуются входной статической характеристикой. Точка пересечения нагрузочной прямой с одной из ветвей выходной статической характеристикой для заданного тока базы называется рабочей точкой транзистора. Рабочая точка позволяет определять токи и напряжения, реально существующие в схеме.

3) Ключевой режим работы транзистора (транзистор в режиме ключа). В зависимости от состояния p-n переходов транзисторов различают 3 вида его работы:

Режим отсечки. Это режим, при котором оба его перехода закрыты (и эмиттерный и коллекторный). Ток базы в этом случае равен нулю. Ток коллектора будет равен обратному току. Уравнение динамического режима будет иметь вид:

Е. А. Москатов. Стр. 39

Uкэ = Eк - Iкбо ∙ Rк

Произведение Iкбо ∙ Rк будет равно нулю. Значит, Uкэ → Eк.

Режим насыщения – это режим, когда оба перехода – и эмиттерный, и коллекторный открыты, в транзисторе происходит свободный переход носителей зарядов, ток базы будет максимальный, ток коллектора будет равен току коллектора насыщения.

Iб = max; Iк ≈ Iк.н.; Uкэ = Eк – Iк.н ∙ Rн

Произведение Iк.н ∙ Rн будет стремиться к Eк. Значит, Uкэ → 0.

Линейный режим – это режим, при котором эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт.

Iб.max > Iб > 0;

Iк.н > Iк > Iкбо

Eк > Uкэ > Uкэ.нас

Ключевым режимом работы транзистора называется такой режим, при котором рабочая точка транзистора скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения и наоборот, минуя линейный режим.

Резистор Rб ограничивает ток базы транзистора, чтобы он не превышал максимально допустимого значения. В промежуток времени от 0 до t1 входное напряжение и ток базы близки к нулю, и транзистор находится в режиме отсечки. Напряжение Uкэ, является выходным и будет близко к Eк. В промежуток времени от t1 до t2 входное напряжение и ток базы транзистора

Е. А. Москатов. Стр. 40