Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы включения биполярных транзисторов

Схемы включения биполярных транзисторов.

Photo of author

Итак, третья и заключительная часть повествования о биполярных транзисторах на нашем сайте. Сегодня мы поговорим об использовании этих замечательных устройств в качестве усилителей, рассмотрим возможные схемы включения биполярных транзисторов и их основные преимущества и недостатки. Приступаем!

Схема включения с общей базой.

Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой.

Эта схема очень хороша при использовании сигналов высоких частот. В принципе для этого такое включение транзистора, в первую очередь, и используется. Очень большими минусами являются малое входное сопротивление и, конечно же, отсутствие усиления по току. Смотрите сами, на входе у нас ток эмиттера I_э , на выходе I_к .

То есть ток эмиттера больше тока коллектора на небольшую величину тока базы. А это значит, что усиление по току не просто отсутствует, более того, ток на выходе немного меньше тока на входе. Хотя, с другой стороны, эта схема имеет достаточно большой коэффициент передачи по напряжению. Вот такие вот достоинства и недостатки, продолжаем…

Схема включения биполярного транзистора с общим коллектором

Биполярный транзистор включенный по схеме с общим коллектором.

Вот так вот выглядит схема включения биполярного транзистора с общим коллектором. Ничего не напоминает? Если взглянуть на схему немного под другим углом, то мы узнаем тут нашего старого друга – эмиттерный повторитель. Про него была чуть ли не целая статья (вот она), так что все, что касается этой схемы мы уже там рассмотрели. А нас тем временем ждет наиболее часто используемая схема – с общим эмиттером.

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером.

Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером.

Эта схема заслужила популярность своими усилительными свойствами. Из всех схем она дает наибольшее усиление по току и по напряжению, соответственно, велико и увеличение сигнала по мощности. Недостатком схемы является то, что усилительные свойства сильно подвержены влиянию роста температуры и частоты сигнала.

Со всеми схемами познакомились, теперь рассмотрим подробнее последнюю (но не последнюю по значимости) схему усилителя на биполярном транзисторе (с общим эмиттером). Для начала, давайте ее немножко по-другому изобразим:

Усилитель на биполярном транзисторе.

Тут есть один минус – заземленный эмиттер. При таком включении транзистора на выходе присутствуют нелинейные искажения, с которыми, конечно же, нужно бороться. Нелинейность возникает из-за влияния входного напряжения на напряжение перехода эмиттер-база. Действительно, в цепи эмиттера ничего «лишнего» нету, все входное напряжение оказывается приложенным именно к переходу база-эмиттер. Чтобы справиться с этим явлением, добавим резистор в цепь эмиттера. Таким образом, мы получим отрицательную обратную связь.

А что же это такое?

Если говорить кратко, то принцип отрицательной обратной связи заключается в том, что какая то часть выходного напряжения передается на вход и вычитается из входного сигнала. Естественно, это приводит к уменьшению коэффициента усиления, поскольку на вход транзистора из-за влияния обратной связи поступит меньшее значение напряжение, чем в отсутствие обратной связи.

И тем не менее, отрицательная обратная связь для нас оказывается очень полезной. Давайте разберемся, каким образом она поможет уменьшить влияние входного напряжения на напряжение между базой и эмиттером.

Итак, пусть обратной связи нет, Увеличение входного сигнала на 0.5 В приводит к такому же росту U_ <бэ>. Тут все понятно А теперь добавляем обратную связь! И точно также увеличиваем напряжение на входе на 0.5 В. Вслед за этим возрастает U_ <бэ>, что приводит к росту тока эмиттера. А рост I_э приводит к росту напряжения на резисторе обратной связи. Казалось бы, что в этом такого? Но ведь это напряжение вычитается из входного! Смотрите, что получилось:

Выросло напряжение на входе – увеличился ток эмиттера – увеличилось напряжение на резисторе отрицательной обратной связи – уменьшилось входное напряжение (из-за вычитания U_ <ос>) – уменьшилось напряжение U_ <бэ>.

То есть отрицательная обратная связь препятствует изменению напряжения база-эмиттер при изменении входного сигнала. В итоге наша схема усилителя с общим эмиттером пополнилась резистором в цепи эмиттера:

Принцип обратной связи.

Есть еще одна проблема в нашем усилителе. Если на входе появится отрицательное значение напряжения, то транзистор сразу же закроется (напряжения базы станет меньше напряжения эмиттера и диод база-эмиттер закроется), и на выходе ничего не будет. Это как то не очень хорошо… Поэтому необходимо создать смещение. Сделать это можно при помощи делителя следующим образом:

Читайте так же:
Ацетиленовые баллоны для сварки

Смещение в усилителе.

Получили такую красотищу Если резисторы R_1 и R_2 равны, то напряжение на каждом из них будет равно 6В (12В / 2). Таким образом, при отсутствии сигнала на входе потенциал базы будет равен +6В. Если на вход придет отрицательное значение, например, -4В, то потенциал базы будет равен +2В, то есть значение положительное и не мешающее нормальной работе транзистора.

Чем бы еще улучшить нашу схему… Пусть мы знаем, какой сигнал будем усиливать, то есть знаем его параметры, в частности частоту. Было бы отлично, если бы на входе ничего, кроме полезного усиливаемого сигнала не было. Как это обеспечить? Конечно, же при помощи фильтра высоких частот! Добавим конденсатор, который в сочетании с резистором смещения образует ФВЧ:

Схемы включения биполярных транзисторов.

Вот так схема, в которой почти ничего не было, кроме самого транзистора, обросла дополнительными элементами Пожалуй, на этом и остановимся, скоро будет статья, посвященная практическому расчету усилителя на биполярном транзисторе. В ней мы не только составим принципиальную схему усилителя, но и рассчитаем номиналы всех элементов, а заодно и выберем транзистор, подходящий для наших целей. До скорой встречи!

Биполярный транзистор с общим коллектором

Эмиттерный повторитель — частный случай повторителей напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к единице. При этом входное сопротивление относительно велико (однако оно меньше, чем входное сопротивление истокового повторителя), а выходное — мало.

В эмиттерном повторителе используется схема включения транзистора с общим коллектором. То есть напряжение питания подаётся на коллектор, а выходной сигнал снимается с эмиттера. В результате чего образуется 100% отрицательная обратная связь по напряжению, что позволяет значительно уменьшить нелинейные искажения, возникающие при работе. Следует также отметить, что фазы входного и выходного сигнала совпадают. Такая схема включения используется для построения входных усилителей, в случае если выходное сопротивление источника велико, а также в качестве выходных каскадов усилителей мощности.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Биполярный транзистор с общим коллектором» в других словарях:

Биполярный транзистор с общим эмиттером — Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на основе npn транзистора При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом фаза выходного сигнала отличается от… … Википедия

Биполярный транзистор — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор  трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно… … Википедия

Транзистор — Дискретные транзисторы в различном конструктивном оформлении … Википедия

Полевой транзистор — Полевой транзистор (англ. field effect transistor, FET) полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе… … Википедия

Составной транзистор — Условное обозначение составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона)  объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с це … Википедия

Униполярный транзистор — Полевой транзистор полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда… … Википедия

ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ — графические изображения и элементы многочисленных и разнообразных приборов и устройств электроники, автоматики, радио и вычислительной техники. Проектирование и разработка базовых электронных схем и создаваемых из них более сложных систем как раз … Энциклопедия Кольера

Биполярные транзисторы — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным… … Википедия

Пара Дарлингтона — Условное обозначение составного транзистора Принципиальная схема составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения коэффициента усиления по току. Составной… … Википедия

ГОСТ 21934-83: Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21934 83: Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Термины и определения оригинал документа: 12. p i n фотодиод D. Pin Photodiode E. Pin Photodiode F. Pin Photodiode Фотодиод, дырочная и … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Читайте так же:
Нож из ленточной пилы по металлу

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис.1), имеет место усиление не только по напряжению, — презентация

Презентация на тему: » Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис.1), имеет место усиление не только по напряжению,» — Транскрипт:

1 Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис.1), имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами будут ток базы I б, и напряжение на коллекторе U к, а выходными — будут ток коллектора I к и напряжение на эмиттере U э. В схеме с ОЭ (в соответствии с первым законом Кирхгофа): I э =I б +I к I к =a*(I к +I б )+I к0 +U к /r к I к -a*I к =I к0 +a*I б +U к /r к После группировки сомножителей получаем: I к =( a/ (1-a))*I б +I к0 /(1-a) +U к /((1-a)*r к ) Коэффициент α/(1-α) перед сомножителем I б показывает, как изменяется ток коллектора I к при единичном изменении тока базы I б. Рис.1. Схема включения транзистора с ОЭ

2 β=a/(1-a) — это коэффициент усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Поскольку величина коэффициента передачи α близка к единице (α > 1). При значениях α = 0,98÷0,99 коэффициент усиления будет лежать в диапазоне β = 50÷100. Получаем: I к = β*I б +I к0 * +U к /r к *, где I к0 * = (1+β)*I к0 — тепловой ток отдельно взятого p-n перехода, который много больше теплового тока коллектора I к0, а величина r к определяется как r к * = r к /(1+β). Учитывая коэффициент передачи эмиттерного тока и коэффициент переноса получаем: β = (y-0.5*y*(W/L) 2 )/(1-y+0.5*y*(W/L) 2 )

3 На рисунке 2 приведены вольт — амперные характеристики БТ, включенного по схеме с ОЭ с током базы, как параметром кривых. Сравнивая эти характеристики с аналогичными для БТ в схеме с ОБ, можно видеть, что они качественно подобны. Рис.2. Входные(а) и выходные(б) характеристики транзистора КТ215В, включенного по схеме с ОЭ

4 Проанализируем, почему малые изменения тока базы I б вызывают значительные изменения коллекторного тока I к : Значение коэффициента, существенно большее единицы, означает, что коэффициент передачи близок к единице. В этом случае I к близок к I э, а I б существенно меньше и I к и I э. При значении коэффициента = 0,99 из 100 дырок, инжектированных через эмиттерный переход, 99 экстрагируются через коллекторный переход, и лишь одна прорекомбинирует с электронами в базе и даст вклад в базовый ток. Увеличение I б в два раза (должны прорекомбинировать две дырки) вызовет в два раза большую инжекцию через эмиттерный переход (должно инжектироваться 200 дырок) и соответственно экстракцию через коллекторный (экстрагируется 198 дырок). Таким образом, малое изменение I б, например, с 5 до 10 мкА, вызывает большие изменения I к, соответственно с 500 мкА до 1000 мкА.

5 Эквивалентная схема биполярного транзистора Величины коэффициентов α, r э, r к, μ эк для БТ лежат в пределах: α = 0,95÷0,995, r э = 1÷10 Ом, r к = 10÷106 Ом, μ эк = 10-3÷10-5. Рис.3. Эквивалентная схема БТ в схеме с ОБ Эта схема называется Т-образной эквивалентной схемой, отражает основные физические процессы, происходящие в транзисторе, и удобна для их анализа. Основные параметры эквивалентной схемы транзистора выражаются через конструктивно – технологические параметры следующим образом:

6 Для БТ в схеме с ОЭ эквивалентная схема выглядит аналогично (рис.4). Основные параметры эквивалентной схемы имеют тот же вид, что и в схеме с общей базой, кроме С к * и r к *, равных: С к * = С к *(β + 1), r к * = r к *(β + 1). Рис.4. Эквивалентная схема БТ в схеме с ОЭ

7 Составные транзисторы Соединенные определенным образом два биполярных транзистора имеют характеристики как один транзистор с высоким β эмиттерного тока. Такая комбинация получила название составного транзистора или схемы Дарлингтона. В составном транзисторе база первого транзистора Т1 соединена с эмиттером второго транзистора Т2 dI э1 = dI б2. Коллекторы обоих транзисторов соединены и этот вывод является коллектором составного транзистора. База первого транзистора играет роль базы составно-го транзистора dI б = dI б1, а эмиттер второго транзистора — роль эмиттера составного транзистора dI э2 = d Iэ. dI к1 = β 1 * dI б1 ; dI э1 = (β 1 +1)* dI б1 dI к2 = β 2 * dI б2 = β 2 * (β 1 +1)* dI б1 dI к = dI к1 + dI к2 =(β 1 + β 1 * β 2 + β 2 )* dI 1 Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуется только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. Рис.5. Схема составного транзистора

Читайте так же:
Лучшие пильные цепи для бензопилы

8 Дрейфовые транзисторы Для повышения быстродействия транзисторов необходимо увеличить скорость движения инжектированных носителей в базе. Один из способов — это переход от диффузионного к дрейфовому механизму переноса в базе. За счет внешних источников напряжения создать электрическое поле в квазинейтральном объеме барьерных структур не возможно. В дрейфовых транзисторах используется принцип встраивания электрического поля в базу. Этот принцип реализуется путем неоднородного легирования базы. Рассмотрим неоднородно легированный полупроводник n-типа, в котором концентрация примеси меняется по координате х. В таком полупроводнике будет градиент концентрации свободных носителей, который приводит к возникновению диффузионного тока. Рис.6. Схематическое изображение неоднородно легированного полупроводника n-типа и его зонная диаграмма

9 Диффузионный ток вызовет перераспределение свободных носителей, а ионизованные доноры останутся на прежних местах. Вследствие этого возникает электрическое поле Е. В стационарных условиях в неоднородно легированном полупроводнике существуют электрическое поле E(x) и равные по величине, но противоположные по направлению дрейфовая jE и диффузионная jD компоненты тока: j=j D +j E =q*D*dn/dx+μ*E(x)*n(x)=0 И следовательно из уравнения получаем, что величина электрического поля E(x) будет: E(x)=-(D р /μ р )*(1/n(x))*(dn(x)/dx) Используя соотношение Эйнштейна D/μ = kT/q и преобразовав уравнение, получаем: E(x)=(k*T/q)*(1/L 0 ) Из полученного соотношения следует, что при экспоненциальном законе распределения примеси в полупроводнике возникает постоянное электрическое поле Е, значение которого определяется данным уравнением.

10 На рисунке 7 представлено распределение концентрации рn(х) по толщине базы, рассчитанное при разных значениях коэффициента неоднородности η. Рис.7. Распределение концентрации инжектированных носителей рn(х) при разных значениях η Коэффициент переноса для дрейфового транзистора, аналогично как и для диффузионного БТ, измеряя отношения токов в начале и в конце базы, получаем: х=1/(1-0.5*(W/L) 2 *k(η) Значение β определяется соотношением: β=a/(1+a)=2*(L р /W) 2 *(1+ η) Отсюда следует, что коэффициент усиления по току β в дрейфовых транзисторах возрастает в 3÷5 раз по сравнению с коэффициентом в диффузионных транзисторах.

11 Для оценки динамических параметров дрейфового транзистора, сравним время переноса через базу в БТ при дрейфовом t др и диффузионном t диф переносе. t др = W/(μ*E)=W*L D /D; t диф = W 2 /(2*D) После преобразований получаем: 1/t пр =1/t др +1/t диф = (1+ η)/t диф t пр =t диф /(1+ η) Таким образом, время переноса в дрейфовых транзисторах будет в 3÷5 раз меньше, чем в диффузионных транзисторах.

12 Параметры транзистора как четырехполюсника Для транзистора как четырехполюсника характерны два значения тока I 1 и I 2 и два значения напряжения U 1 и U 2 (рис.8). В зависимости от того, какие из этих параметров выбраны в качестве входных и выходных, можно построить три системы параметров транзистора как четырехполюсника. Это системы z-, y- в и h-параметров. Рис.8. Схема четырехполюсника

13 Система z-параметров Зададим в качестве входных параметров БТ как четырехполюсника токи I 1 и I 2, а напряжения U 1 и U 2 будем определять как функции этих токов. Тогда получаем: U 1 =z 11 *I 1 +z 12 *I 2 U 2 =z 21 *I 1 +z 22 *I 2 Коэффициенты z в этих уравнениях определяются следующим образом: — определяются как входное и выходное сопротивления; — сопротивления обратной и прямой передач. Измерения z-параметров осуществляется в режиме холостого хода на входе (I 1 =0) и выходе (I 2 =0). Недостатком этой системы является сложность реализовать режим разомкнутого выхода I 2 = 0 для БТ.

14 Система y-параметров Зададим в качестве входных параметров БТ как четырехполюсника напряжения U 1 и U 2, а токи I 1 и I 2 будем определять как функции этих напряжений. Тогда : I 1 =y 11 *U 1 +y 12 *U 2 I 2 =y 21 *U 1 +y 22 *U 2 Коэффициенты в уравнениях имеют размерность проводимости и определяются следующим образом: — входная и выходная проводимости; — проводимости обратной и прямой передач. Измерение y-параметров происходит в режиме короткого замыкания на входе (U 1 =0) и выходе (U 2 =0). Недостатком данной системы является сложность реализовать режим короткого замыкания на входе (U 1 = 0) для БТ.

Читайте так же:
Эл схема сварочного инвертора линкор

15 Система h-параметров Эта система используется как комбинированная система из двух предыдущих. Измерение h-параметров БТ происходит в режиме короткого замыкания на выходе (U 2 =0) и в режиме холостого хода на входе (I 1 =0).Поэтому входные параметры данной системы — I 1 и U 2, а выходные — I 2 и U 1. Получаем зависимость: U 1 =h 11 *I 1 +h 12 *I 2 I 2 =h 21 *U 1 +h 22 *U 2 Значения коэффициентов в уравнении для h-параметров: — входное сопротивление при коротком замыкании на выходе; — выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи; — коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи; — коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе.

16 Связь h-параметров с физическими параметрами Для БТ в схеме с ОЭ (рис.9а) выражения, описывающие связь h-параметров с дифференциальными параметрами, будут иметь следующий вид: Рис.9. Представление транзистора в виде четырехполюсника: а) включение с ОЭ, б) включение с ОБ

17 Рассмотрим связь h-параметров БТ в схеме с ОБ с дифференциальными параметрами. Для этого воспользуемся эквивалентной БТ на низких частотах (рис.9б), а также выражениями для ВАХ транзистора в активном режиме. Получаем: Для различных схем включения БТ (схема с ОБ, ОЭ и ОК) h-параметры связаны друг с другом. В таблице 1 приведены эти связи, позволяющие рассчитывать h- параметры для схемы включения с ОБ, если известны эти параметры для схемы с ОЭ. Таблица 1. Связи между h параметрами

18 Расчет h-параметров из ВАХ Для расчета h-параметров можно использовать статические ВАХ БТ (рис.10) как в схеме с ОБ так и в схеме с ОЭ. Поскольку значения h-параметров зависят от выбора рабочей точки, то при расчете их из ВАХ используют дифференциальные значения. Для схемы с ОБ используются для расчета h 11 входные характеристики, а для расчета h 12 и h 22 – выходные характеристики. h 11 =ΔU э /ΔI э ( U к =const) h 21 =ΔI к /ΔI э ( U к =const) h 22 =ΔI к /ΔU к ( I э =const) Для схемы с ОЭ также используются для расчета h 11 входные характеристики, а для h 12 и h 22 – выходные характеристики. h 11 =ΔU э /ΔI б ( U к =const) h 21 =ΔI к /ΔI б ( U к =const) h 22 =ΔI к /ΔU к ( I б =const)

19 Рис.10. Входные (а) и выходные (б) характеристики БТ для определения h-параметров а) б)

20 Частотная зависимость комплексного коэффициента переноса Для определения частотной зависимости коэффициента переноса нужно решить уравнение непрерывности при наличии постоянных и переменных составляющих в эмиттерном токе и напряжении: dp/dt=-(p-p 0 )/ τ р +D р *(d 2 p/dx 2 ) Более точное решение уравнения непрерывности дает следующее выражение для предельной частоты усиления по току ω α : ω α= G(α 0 ) *L р 2 /(τ р *W 2 ) где G(α 0 ) 2,53. Cоотношение для комплексного значения коэффициента переноса получаем: х(w)= х 0 -i*(w/w а )* (G(α 0 ) /2)

21 Рис.11. Зависимость модуля коэффициента переноса |κ(ω)| и угла фазового сдвига φ α от частоты входного сигнала ω

22 Частотная зависимость β в схеме с ОЭ Коэффициент передачи эмиттерного тока α и коэффициент передачи базового тока β связаны стандартным соотношением: β= α/(1- α) Рис.12. Векторная диаграмма токов для биполярного транзистора в схеме с ОБ, иллюстрирующая фазовый сдвиг между эмиттерным и коллекторным токами: а) частота ω =0; б) частота ω = ω α ; При малой частоте ω

23 Проанализируем векторную диаграмму для токов при условии, что ω = ω β. В этом случае величина базового тока увеличилась в 2 1/2 раз. Из диаграммы (рис.13) видно, что фазовый сдвиг φ между эмиттерным и коллекторным током будет незначителен. tg φ= φ= w/w a Поскольку в рассматриваемом случае ω = ω β, то φ = ω β /ω α. После преобразований получаем — ω β

24 Частотные и импульсные свойства транзисторов Процесс распространения инжектированных в базу неосновных носителей заряда от эмиттерного до коллекторного перехода идет диффузионным путем. Этот процесс достаточно медленный и инжектированные из эмиттера носители достигнут коллектора не ранее, чем за время диффузии носителей через базу, определяемое как τ D = v/W

W²/D. Такое запаздывание приведет к сдвигу фаз между током в эмиттерной и коллекторной цепи. Предположим, что в эмиттерной цепи от генератора тока в момент времени t = 0 подали импульс тока длительностью Т большей, чем характеристическое время диффузии τ D. Ток в коллекторной цепи появится только через время τ D причем вследствие распределения по скоростям в процессе диффузионного переноса фронт импульса будет размываться в пределах временного интервала t 1.

Читайте так же:
Что такое анкерное крепление

25 Таким образом, при больших длительностях импульсов эмиттерного тока частота сигналов в коллекторной цепи останется неизменной, амплитуда коллекторного тока составит I к = αI э, и будет наблюдаться сдвиг фаз φ между эмиттерным I э и коллекторным I к токами. Величина тангенса φ будет равна: tg φ =τ D /T=(τ D *w)/(2*3.14) Рис.14. Эпюры эмиттерного (пунктир) и коллекторного (сплошная линия) токов при трансляции эпюра коллекторного тока на интервал времени τD: а) длительность импульса тока в эмиттерной цепи больше, чем время диффузии неравновесных носителей через базу; б) длительность импульса тока сравнима со временем диффузии; в) длительность импульса тока меньше, чем время диффузии

26 Частота входного сигнала ω, при которой модуль коэффициента передачи |α| уменьшается в 2 1/2 раз по сравнению со статическим значением α 0, называется предельной частотой усиления по току ω α биполярного транзистора в схеме с общей базой: |α(w a )|/α 0 =1/2 1/2 Рис.15. Эпюры эмиттерного (пунктирная линия) и коллекторного (сплошная линия) токов биполярного транзистора в схеме с общей базой для случая T/4

Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

Анализируя возможность использования биполярных транзисторов для усиления электрических сигналов, мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводнике. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в (n)-(p)-(n)-структуре тока не от коллектора к эмиттеру, а, наоборот, от эмиттера к коллектору и т.п. В общем случае для биполярного транзистора возможны четыре устойчивых состояния (режима). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии (прямое или обратное смещение) находятся эмиттерный и коллекторный переходы транзистора. Приведем их полное описание.

Активный режим — соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямосмещенным оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют основным или нормальным.

Инверсный режим — полностью противоположен активному режиму, т.е. обратносмещенным является эмиттерный переход, а прямосмещенным — коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Однако из-за конструктивных различий между областями коллектора и эмиттера усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются гораздо хуже, чем в режиме активном. Поэтому на практике инверсный режим практически не используется.

Режим насыщения (режим двойной инжекции) — оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управляться его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.

Режим отсечки — к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он соответвует размыканию транзисторного ключа.

Заметим, что кроме названных основных рабочих режимов в транзисторе возможен режим пробоя на различных переходах. Обычно он возникает только в случае аварии и не используется в работе, однако существуют специальные лавинные биполярные транзисторы, в которых режим пробоя является как раз основным рабочим режимом.

Помимо режима работы для эксплуатации биполярных транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Различают три основных способа (рис. 1.3): схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК) и схема с общей базой (ОБ).

Рис. 1.3. Схемы включения биполярных транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector