Читальный зал -->  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

колебаний (см. рис. 1.26, 1.27, 1.28), входной электрод - эмиттер, выходной - коллектор, а общий, входящий и в цепь входа, и в цепь выхода, - база; следовательно, это была схема ОБ.

При любой схеме включения в каждой цепи постоянный ток проходит от плюса источника питания через соответствующие области транзистора к минусу источника питания. Стрелка эмиттера указывает направление проходящего через него тока.

Во всех трех схемах сохраняется рассмотренный принцип действия транзистора, но свойства схем различны; они также отличаются характеристиками и параметрами.

о-4--i-

Рис. 1.30. Схема для снятия характеристик транзистора, включенного с общим эмиттером

В любой схеме включения в каждой из двух цепей действует напряжение между двумя электродами и протекает ток: во входной цепи - и /вх, в выходной - Увых и / х. Эти электрические величины определяют режим работы транзистора и взаимно влияют друг на друга.

Характеристики транзистора представляют собой зависимость одной из этих величин от другой при неизменной третьей величине. Для того чтобы одну из электрических величин можно было поддерживать постоянной, в схему для снятия характеристик надо включить только источники питания; нагрузку и источник усиливаемых колебаний не включают. Для регулирования напряжений включают потенциометры, а для измерения напряжений и токов - измерительные приборы. На рис. 1.30 приведена схема для снятия характеристик транзистора п-р-п, включенного с общим эмиттером. При снятии каждой характеристики сначала устанавливают с помощью потенциометров значение постоянной величины, а затем, устанавливая последовательно разные значения изменяемой величины, определяют соответствующее значение зависящей от нее другой величины.

Характеристики, снятые без нагрузки, когда одна из величин поддерживается постоянной, называют статическими. Совокупность характеристик, снятых при разных значениях этой постоянной величины, представляет собой семейство статических характеристик.

Наибольшее значение при применении транзисторов имеют два вида характеристик - входные и выходные.

Входной характеристикой называют зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении:

/вх = /(вх) при С/вых = const.

Выходной характеристикой называют зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе:

/вых = /(вых) при /вх = const.

Вид характеристик транзистора зависит от способа его включения, но для схем ОЭ и ОК они практически одинаковы, поэтому пользуются обычно входными и выходными характеристиками для схем ОБ и ОЭ.

Статические характеристики транзистора в схеме ОБ. Как было показано, в этой схеме входным электродом служит эмиттер, а выходным - коллектор. Поэтому входное напряжение - это напряжение между эмиттером и базой Ue, а выходное - между коллектором и базой f/кб; входным током является ток эмиттера /э, а выходным - ток коллектора /к.

		1э4эЗ>э2>1э1			А U 62>Uk61 Uk62 икб!
					- Y\
	<
	Г ,
		10	\ 20 ЗО и б.В		0,5 1,0 иэб.В

Рис. 1.31. Характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ: а - выходные; б - входные

Поскольку /к Л, то выходной ток почти равен входному, так что схема ОБ практически не усиливает ток, а усиливает только напряжение и во столько же раз мощность сигнала.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ, представляют собой зависимость тока коллектора от напряжения коллектор - база при постоянном токе эмиттера, поэтому их называют коллекторными (рис. 1.31,а):

/к=/(Укб) при /э = const.

Для того чтобы график характеристик был универсальным для транзисторов типа р-п-р и п-р-п, напряжение по горизонтальной оси отложено без учета его полярности, по абсолютной величине.

При /э = О ток коллектора равен обратному току коллекторного перехода Д = /кобр, поэтому выходная характеристика, снятая при /э = О представляет собой обратную ветвь вольт-амперной характеристики р-п перехода. Характеристики, снятые при постоянных значениях Д > О располагаются тем выше, чем больше /э, причем они выходят не из начала координат. Это объясняется тем, что при Uk6 = 0 на коллекторном переходе действует потенциальный барьер фо, создающий ускоряющее поле для неосновных носителей заряда, инжектированных в базу из эмиттера. Поэтому они переносятся электрическим полем из базы в коллектор и создают ток Д, не равный нулю. Он тем больше, чем больше Д, при котором снимается характеристика. Характеристики идут очень полого, т. е. ток коллектора почти не зависит от изменений напряжения коллектора. Это говорит о том, что выходное сопротивление в схеме ОБ очень велико:

/?выхб -

ALL А/ь

при Д = const (сотни тысяч ом и более).

При увеличении коллекторного напряжения выше максимально допустимого возникает опасность электрического пробоя коллекторного перехода, который может перейти в тепловой пробой и вывести транзистор из строя.

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ, представляют собой зависимость тока эмиттера от напряжения эмиттер-база при постоянном напряжении коллектор- база; эти характеристики называют эмиттерными (рис. 1.31,6):

Д = f{U-6) при иб = const.

При отсутствии коллекторного напряжения (6кб = 0) включен только эмиттериый переход в прямом направлении и характеристика соответствует прямой ветви вольт-амперной характеристики р-п перехода.

Этим объясняется очень малое входное сопротивление в схеме ОБ:

/?вх.б -

при бкб = const (единицы и десятки ом).

При большем значении величины С/б входная характеристика немного сдвигается влево и вверх. Это происходит из-за влияния обратного напряжения на коллекторном переходе на толщину базы. С увеличением бб, т. е. Uoop, расширяется за счет базо-

вой области коллекторный р-п переход и уменьшается толщина базы. Перепад концентрации инжектированных носителей заряда в базе увеличивается, возрастает процесс диффузии их от эмиттерпого перехода, а следовательно, и инжекция из эмиттера. В результате становится больше ток Д при том же значении йб.

Статические характеристики транзистора в схеме ОЭ. В этой схеме входной ток -ток базы Д, выходной -ток коллектора /к, входное напряжение создается между базой и эмиттером С/бэ, а выходное - между коллектором и эмиттером иэ-

А бЗб2>1б1 / бЗ

15 -

10 -

/ 200 -

у ЮО -

Рис. 1.32. Характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ: а - выходные; б - входные

Поскольку ТОК коллектора гораздо больше тока базы, а создаваемое им напряжение на нагрузке /? в высокоомной выходной цепи значительно превышает напряжение во входной цепи, то, значит, схема ОЭ усиливает и ток, и напряжение и, следовательно, дает очень большое усиление мощности сигнала.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ, представляют собой зависимость тока коллектора от напряжения коллектор - эмиттер при постоянном токе базы. Как и для схемы ОБ, выходные характеристики в схеме ОЭ -это коллекторные характеристики (рис. 1.32, а).

/к = /(6кэ) при /б = const.

В этой схеме напряжение С/оэ - это прямое напряжение на эмиттерном переходе, а обратное напряжение на коллекторном переходе кб определяется разностью бкэ-i/бэ. Но поскольку кэ >> ибъ, можно приближенно считать, что бобр иэ.

Семейство коллекторных характеристик транзистора в схеме ОЭ отличается от коллекторных характеристик в схеме ОБ. Все характеристики выходят из начала координат, т. е. при Us = О

ток /к = 0. Это объясняется тем, что при = О цепь коллектор- эмиттер закорочена; коллекторный переход подключен параллельно эмиттерному, и на нем тоже действует прямое напряжение, равное С/бэ, которое понижает потенциальный барьер. В результате основные носители заряда переходят из коллектора в базу и компенсируют поток таких же носителей заряда, переходящих в коллектор от эмиттера через базу, так что /к = 0.

Начальная коллекторная характеристика, снятая при k = О, имеет вид, соответствующий обратной ветви вольт-амперной характеристики диода. Однако величина тока коллектора, являющегося начальным неуправляемым током /к(0), при этом в десятки раз превышает величину обратного тока коллекторного перехода. Это объясняется тем, что ток коллектора /к = Д-/б, а при /б = О /к = /э, т. е. ток коллектора создается всем потоком инжектированных из эмиттера в базу и переходящих в коллектор носителей заряда. Но при /б = О на эмиттерном переходе еще существует потенциальный барьер, а инжекция носителей заряда в базу невелика. Поэтому ток эмиттера и равный ему ток коллектора /к(о) невелики, но созданный потоком основных носителей заряда из эмиттера /к(0) значительно превышает обратный ток коллекторного перехода, создаваемый неосновными носителями при отсутствии инжекции из эмиттера, т. е. при 4 = 0.

Чем больше значение тока /б, при котором снимается коллекторная характеристика, тем выше она располагается, так как для увеличения тока k необходима более интенсивная инжекция в базу неосновных носителей заряда, чтобы осуществлялась более интенсивная рекомбинация их с основными носителями заряда в базе. Это соответствует большему значению тока эмиттера, а следовательно, и тока коллектора.

Начальный круто восходящий участок каждой характеристики является нерабочим. Это участок малого напряжения изменяющегося в пределах от О до 0,5-1,5 В. При малых значениях Uk3, соизмеримых с величиной С/бз, следует учитывать, что напряжение (Укэ равно сумме напряжений на коллекторном (/кб и эмиттерном {Убэ переходах. Отсюда напряжение на коллекторном переходе U6= иэ - Убэ- При UUcb из меньшего вычитается большее, т. е. знак Uk6 меняется на противоположный. А это означает. Что если в рабочем режиме полярность иб соответствует обратному напряжению на коллекторном переходе, то при i/кэ < ибэ она соответствует прямому напряжению. Наибольшее значение прямого напряжения Uk6 на коллекторном переходе получается при (Уэ = О, когда (Укб = б,- По мере роста это прямое напряжение уменьшается и становится равным нулю при = бэ. Прямое напряжение на коллекторном переходе препятствует прохождению через него из базы в коллектор неосновных носителей заряда, которые инжектируются в базу из

эмиттера. Поэтому уменьшение прямого напряжения на коллекторном переходе приводит к увеличению экстракции этих носителей из базы в коллектор, а это в свою очередь вызывает резкое возрастание тока коллектора.

При > Объ полярность 6/кб изменяется на обратную для коллекторного перехода. Изменение напряжения U на этом участке характеристик мало влияет на величину тока коллектора; рабочий участок характеристики идет полого, но круче, чем в схеме ОБ.

Следовательно, выходное сопротивление в схеме ОЭ велико, но меньше, чем в схеме ОБ:

/?вых.э -

ли,.

при /б = const (десятки килоом).

Увеличение коллекторного напряжения выше максимально допустимого приводит к пробою коллекторного перехода.

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ, - это базовые характеристики (рис. 1.32,6), представляющие собой зависимость тока базы от напряжения база - эмиттер при постоянном напряжении коллектор - эмиттер:

/б = /(6/бэ) при /Укэ = const.

При 6/кэ = О характеристика имеет вид прямой ветви вольт-амперной характеристики диода. С увеличением постоянного напряжения i/кэ, при котором снимается характеристика, она немного сдвигается вправо. Это объясняется тем, что увеличение обратного напряжения приводит к расширению коллекторного перехода за счет базы, уменьшению толщины базы и числа рекомбинаций в ней, а значит, и тока базы при том же значении напряжения С/бэ.

Входные характеристики, как и прямая ветвь вольт-амперной характеристики диода, начинаются не из начала координат, а при некотором значении напряжения базы, называемом пороговым и пор.

Входное сопротивление в схеме ОЭ не очень мало; оно гораздо больше, чем в схеме ОБ:

/?вх.э -

при = const (сотни и тысячи ом).

Кроме рассмотренных семейств характеристик для практических расчетов представляют интерес еще две характеристики: проходная и прямой передачи.

Проходная характеристика - это зависимость выходного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении. Для схемы ОЭ это зависимость тока коллектора от напряжения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.