|
Читайте также: |
Биполярный – двуполярный.
Ток протекает через проводник двух проводимостей. Работа основана на взаимодействии двух p-n-переходов.
5.1. Схема p-n-p-транзистора с общей базой.
Условиями нормальной работы транзистора являются:
- узкая слабо насыщенная подвижными зарядами база;
- к эмиттерному переходу (ЭП) прикладываем прямое напряжение, а к коллекторному переходу (КП) – обратное.
1. Под действием прямого напряжения на эмиттерном переходе возникает диффузионный ток основных носителей заряда. Этот ток будет состоять из тока дырок (из эмиттера в базу) и электронов (из базы в эмиттер). Но ток подвижных зарядов в эмиттере больше, чем в базе, то ток будет определяться током из эмиттера в базу. Такой процесс называется инжекцией (впрыскивание); область, откуда инжектируются носители, называется эмиттером (Э), а область куда инжектируются – базой (Б). Этот процесс характеризуется коэффициентом инжекции. Он показывает, какую долю в токе через ЭП составляет ток эмиттера.
Iэ – полный ток через ЭП
Iэp – ток дырок из Э в Б
Iэn – ток электронов из Б в Э
2. В Б перешедшие из Э дырки рекомбинируют с ее электронами, образуя ток базы очень маленький, так как мало электронов и она узкая, поэтому основная масса доходит (переносится) до КП, этот процесс характеризуется коэффициентом переноса.
Базовый ток – это ток восполнения количества электронов в базе от источника Uэб по условию электрической нейтральности.
3. Так как к КП приложено обратное напряжение, то оно является ускоряющим (захватывающим) полем для дырок, дошедших до него. Эти дырки захватывают КП и подаются в коллектор (собиратель). Процесс перехода зарядов из области, где они являются неосновными в область, где они являются основными, называется экстракцией. Процесс такого перехода характеризуется коэффициентом размножения, который показывает во сколько раз больше дырок вышло из КП больше числа дырок вошедших в КП.
В обычных транзисторах М=1, в специальных лавинных транзисторах М>>1.
4. Полный коэффициент передачи тока определяется:
Видно, что схема не имеет усиления по току, но схема может иметь усиление по напряжению, так как
- коэффициент усиления по напряжению
5. Схема с общей базой, так как база является общим выходом между входом и выходом.
5.2. Схема с общим эмиттером.
Схема имеет усиление по току. Также имеет усиление по напряжение, поэтому эта схема находит широкое применение.
5.3. Схема с общим коллектором.
Для работы транзистора надо создать теже самые условия. Схема имеет усиление по току, но не имеет усиления по напряжению.
5.3’.Статические характеристики транзисторадля схемы с общим эмиттером.
Транзистор можно рассматривать как четырехполюсник.
1. Входные характеристики:
при Uвых=const
при Uбэ=const
Это характеристика ЭП, включенного для прямого напряжения, поэтому вид характеристики повторяет прямую ветвь p-n-перехода.
При Uкэ = 0 характеристика идет круче.
При Uкэ ≠ 0 характеристика идет не из 0, за счет наличия тепловых токов в КП.
2. Выходные характеристики:
при I вх =const
при I б =const
I – режим или область отсечки токов, транзистор закрыт.
II – режим насыщения.
На КП создается прямое напряжение, и ток в базу попадает и из эмиттера и из коллектора. База насыщается зарядами, и ток перестает расти.
III – активный (усилительный) режим.
IV – область электрического пробоя (лавинного).
5.4. Тепловой неуправляемый ток (через КП).
а) Схема с общей базой.
б) Схема с общим эмиттером.
Iко – тепловой неуправляемый ток.
Тепловой ток усиливается в β раз.
Замечание к входной характеристике для схемы с общим эмиттером.
В точке В => 
В точке А=> 
, 
5.5. Статические характеристики для схемы с общей базой.
а) Выходные характеристики.
при Uвых=const
при Uкб=const
Характеристика соответствует прямой ветви p-n-перехода.
При Uкб=0 КП не работает.
При Uкб≠0, чем больше это напряжение, тем больше начинает работать КП, поэтому характеристики идут круче.
I – режим отсечки токов, так как оба p-n-перехода оказываются при обратном напряжении.
II – режим насыщения, так как оба p-n-перехода оказываются при прямом напряжении.
III – активный режим.
б) Выходные характеристики.
при Iвх=const
при Iэ=const
Эти характеристики отражают работу транзистора при Uкэ – обратное, поэтому их вид соответствует обратной ветви p-n-перехода.
При Iэ>0 в базу инжектируются дырки и ток через КП возрастает, но вид характеристики сохраняется.
При Uкб=0 и Iэ>0 ток Iк через транзистор – есть, так как на КП есть собственная контактная разность потенциалов, за счет которой дырки переходят в коллектор. Чтобы ток свести к нулю надо Uкб сделать прямым. Дырки из коллектора будут переходить в базу.
I – режим отсечки
II – режим насыщения
III – активная область
IV – лавинный пробой
5.6. Работа транзистора с общим эмиттером с активным сопротивлением нагрузки.
Рассмотрим квазистатический режим, когда токи и напряжения меняются медленно, не учитываются свойства.
Нагрузочная характеристика и рабочая точка (режим по постоянному току).
- уравнение нагрузочной характеристики
График можно построить по двум точкам.
, 
, 
Точка пересечения нагрузочной прямой с заданной статической характеристикой (для заданного тока базы) 
– это графическое решение системы уравнений.
Входная нагрузочная характеристика и рабочая точка.
Этой характеристикой можно считать Uкэ≠0, так как для широкого интервала значений Uкэ эта характеристика сливается в дугу.
5.7. Временные диаграммы усиления сигналов.
Зададим режим по постоянному току на входном напряжении с помощью Iбэ или Iб0.
Из-за того, что переменные составляющие токов и напряжений искажены, поэтому определяем амплитуды их как среднее арифметическое между максимальным и минимальным значениями.
ki~ - коэффициент усиления по току
ku~ - коэффициент усиления по напряжению
kp~ - коэффициент усиления по мощности
Видно, что ki и ku >> 1.
Uкэ в противофазе с входным сигналом (Uбэ, Iб) и Iк.
Другие параметры схемы:
Входное сопротивление
Мощность, выделяемая сопротивлением нагрузки
Мощность рассеивания на коллекторе
5.8. Характеристические (дифференциальные, мало сигнальные) параметры транзисторов.
При подаче на вход транзистора очень малых сигналов переменного тока, его можно рассматривать как линейный (неискажающий форму сигнала) активный (усиливающий) четырехполюсник.
Существуют следующие системы параметров:
y – В виде проводимостей
z – Параметры сопротивлений
H – Комбинированная система параметров, состоит из y и z параметров
Для сигналов сравнительно низких частот будем считать, что H – параметры чисто активные величины. H≈h
– входное сопротивление (короткое замыкание по переменному току на выходе)
– коэффициент обратной связи (холостой ход на входе)
- коэффициент передачи по току (короткое замыкание по переменному току на выходе)
- выходная проводимость (холостой ход на входе)
Для этих параметров можно составить эквивалентную схему.
h11 – входное сопротивление
отражает влияние выходного напряжения на вход транзистора, определяется h12.
Генератор тока на выходе 
отражает усиленный выходной ток, который характеризуется h21.
h22 – выходная проводимость
5.9. Определение h-параметров по статическим характеристикам (для схемы с общим эмиттером).
а) по входным характеристикам:
б) по выходным характеристикам:
5.10. Пересчет h-параметров для схемы с общим эмиттером к h-параметрам для схемы с общей базой. Их типовые значения.
Типовые значения h-параметров
- для схемы с общим эмиттером:
- для схемы с общей базой:
5.11. Определение рабочих параметров через h-параметры, когда транзистор нагружен активным сопротивлением.
Для слабых сигналов можно определить следующее:
а) коэффициент усиления по току
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 89 | Нарушение авторских прав