Работа в импульсном режиме




Лекция 11.

Основные схемы включения биполярного транзистора.

Работа в импульсном режиме

Три схемы включения транзистора. Взависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входного и выходного сигналов, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (схема ОБ, рис. 11.1); с общим эмит­тером (схема ОЭ, рис. 11.2) и с общим коллектором (схема ОК, рис. 11.3). В этих схемах источники постоянного напряжения и резисторы обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току, т. е. необходимые значения напряжений и начальных токов. Входные сигналы переменного тока создаются источниками ивх. Они изменяют ток эмиттера транзистора, а соответственно и ток коллектора. Приращения тока коллектора (в схемах ОБ и ОЭ)или тока эмиттера (в схеме ОК)на резисторах R Kили R Э, соответственно,создадут приращения напряжений, которые и являются выходны­ми сигналами u вых. Параметры схем обычно выбирают так, чтобы u вых было бы во много раз большое вызвавшего его приращения u вх(в схемах ОБ и ОЭ)или близко к нему (в схеме ОК).

Вид входных и выходных вольт-амперных характеристик биполярного транзистора зависит от схемы включения его в цепь, что следует из полученной его общей математической модели. Так, для схемы включения с ОБ статические характеристики имеют вид, показанный на рис.11.4, а для схемы с ОЭ—на рис. 11.5.

 

 
 

 

 

 

 

 

 


Однако следует подчеркнуть, что в действительности расчет схемы ОБ можно осуществлять, пользуясь вольт-амперными характеристиками схемы ОЭ, и наоборот. Так или иначе, расчет ведется для одного и того же транзистора, а те и другие вольтамперные характеристики представляют соотношения меду токами его выводов и напряжениями между его выводами. Таким образом, все сводится лишь к тому, относительно какого вывода производится отсчет потенциалов.

На рис. 11.4, а видны две области: 1) активныйрежим (U КБ < 0) с коллекторным переходом, смещенным в обратном направлении; 2) режим насыщения (U КБ > 0) с коллекторным переходом, смещенным в прямом направлении.

В цепях, где транзистор включен по схеме с ОЭ или ОК, удобно пользоваться не коэффициентом передачи эмиттерного тока a, а коэффициентом передачи базового тока b (индексы N и I мы здесь опускаем). Удобство использования b обусловлено тем, что в практических случаях обычно задается изменение тока базы.

Найдем связь между a и b. Для этого используем уравнение (15) и уравнение

I Э = I Б + I К.

Подставив I Э в (15), получим

или

.

Обозначив

, и ,

получим

, (11.1)

где I КЭО обратный ток коллекторного перехода при I Б= 0.

Так как aN » 0,95, то bN >> 1. У транзисторов, выпускаемых промышленностью, bN = 30¸800. Падение напряжения на эмиттерном переходе в активном режиме составляет доли вольт, в то время как U КБ - несколько десятков вольт. Поэтому в большинстве случаев справедливо допущение, что U КЭ » U КБ, с учетом которого (11.1) примет вид

. (11.2)

Следует обратить внимание на то, что в схеме с ОЭ влияние тока I КБО и сопротивления r К диф на коллекторный ток увеличивается в 1 + b раз по сравнению со схемой с ОБ. Коэффициенты b и a зависят от тока, протекающего через транзистор. Эта зависимость во многом определяется техноло­гией, по которой изготовлен конкретный транзистор, и обуслов­лена процессами рекомбинации в области р-п- перехода, в базе и приповерхностных областях у эмиттерного перехода.

Для инженерных расчетов применяют различные упрощен­ные аппроксимации зависимости b от тока:

или

,

.

где b 1 —коэффициент передачи при токе I К1.

Последнюю аппроксимацию целесообразно применять для расчета b у современных микромощных транзисторов в диа­пазоне токов 10-6 - 10-3 А. При этом погрешность расчета находится в пределах 5—20%.

Коэффициент a значительно меньше зависит от режима работы транзистора. Коэффициенты передачи эмиттерного и базового токов увеличиваются при повышении температуры окружающей среды. Зависимость коэффициентов a и b от режима работы приводит к тому, что дифференциальные коэффициенты пере­дачи эмиттерного и базового токов

, . (11.3)

не равны соответствующим интегральным коэффициентам передачи, определенным из (2.43), (2.52), в которых принято, что

и . (11.4)

Дифференциальные коэффициенты передачи базового и эмит­терного токов могут быть больше, меньше или равны интегральному. В дальнейшем зависимости и будем учитывать только в специальных случаях.

Основные параметры биполярных транзисторов и их ориентировочные значения следующие:

1) коэффициенты передачи эмиттерного и базового тока (дифференциальные коэффициенты передачи, которые в первом приближении считают равными интегральным и относят к случаю малого сигнала (последнее указывается звездочкой)),

 

и ; (11.5)

2) дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

 

(11.6)

( имеет величину от нескольких Ом до десятков Ом);

3) обратный ток коллекторного перехода при заданном обратном напряжении

 

(U KБ < 0) (11.7)

( имеет величину от несколько нА до десятков мА);

4) объемное сопротивление базы r Б1 (от десятков до сотен Ом);

5) коэффициент внутренней обратной связи по напряжению

 

( = 10-3¸10-4);

6) выходная проводимость или дифференциальное со­противление коллекторного р-п- перехода

 

, (11.8)

( может иметь величину в пределах от долей до сотен мкСм);

7) максимально допустимый ток коллектора, I К.макс (от сотен мА до десятков А);
8) напряжение насыщения коллектор - эмиттер, U КЭ.нас(от деся­тых долей вольт до одного вольта);

9) наибольшая мощность рассеяния коллектором, Р К.макс (от одного мВт до десятков Вт);

10) емкость коллекторного перехода С К (от долей пФ до десятков пФ);

11) тепловое сопротивление между коллектором транзистора и корпусом,

 

RT = D T/P K.макс, (11.9)

 

где D T - перепад температур между коллекторным переходом и корпусом;

12) предельная частота коэффициента передачи тока, или (частота, на которой коэффициент передачи тока h 21 умень­шается до 0,7 своего статического значения, или ); иногда, вместо предельной, задают граничную частоту коэффициента передачи в схеме с ОЭ (f грили wгр), при которой h 21Э ® 1;

13) максимальная частота генерации,

 

,

при которой транзистор еще может работать в схеме автогенератора. Ориентировочно можно считать, что на этой частоте коэффициент усиления транзистора по мощности равен единице).

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: