Эта задача относится к расчету параметров и характеристик полупроводни-
ковых триодов - транзисторов.
При включении транзистора с общим эмиттером управляющим является ток базы Iб,а при включении с общей базой - ток эмиттера Iэ.
В схеме с общей базой связь между приращением тока эмиттера ΔIэ и тока
коллектора ΔIк характеризуются коэффициентом передачи тока һ21б:
һ21б=ΔIк/ ΔIэ при Uкб=const;
где Uкб - напряжение между коллектором и базой.
Коэффициент передачи всегда меньше единицы.Для современных биполяр-
ных транзисторов һ21б=0,9-0,995.
При включении транзистора с общей базой ток коллектора Iк= һ21б·Iэ.
Коэффициент усиления по току һ21э в схеме включения транзистора с об-
щим эмиттером определяется как отношение приращения тока коллектора
ΔIк к приращению тока базы ΔIб.Для современных транзисторов
һ21э= ΔIк/ ΔIб при Uкэ=const;
где Uкэ- напряжение между коллектором и эмиттером.
Ток коллектора при включении с общим эмиттером Iк= һ21э·Iб.
Между коэффициентами һ21б и һ21э существует следующая связь:
һ21б= һ21э/(1+ һ21э) или һ21э= һ21б/(1- һ21б);
Мощность,рассеиваемая на коллекторе транзистора,определяем по формуле
Рк=Uкэ· Iкэ;
Пример 1. Для транзистора,включенного по схеме с общим эмиттером,оп-
ределить коэффициент усиления һ21э по его входной характеристике (см.рис.
45) и выходным характеристикам (см.рис.46),если Uбэ=0,4 В; Uкэ=25 В.Под-
считать коэффициент передачи по току һ21б и мощность Рк на коллекторе.
Решение. 1.По входной характеристике определяем при Uбэ=0,4 В ток базы:
Iб=50мкА.
2.По выходным характеристикам для Uкэ=25 В и Iб=50мкА определяем ток
коллектора Iк=36 мА.
3.На выходных характеристиках строим отрезок АВ,из которого находим:
|
|
ΔIк=АВ=Iк1 - Iк2=36-28=8мА;
ΔIб=АВ= Iб1 - Iб2=500 - 400 = 100мкА=0,1мА.
4.Определяем коэффициент усиления:
һ21э=ΔIк/ ΔIб=8/0,1=80;
5.Определяем коэффициент передачи по току
һ21б= һ21э/(һ21э+1)=80/(80+1)=0,98;
6.Определяем мощность на коллекторе
Рк=Uк·Iк=25·36=900мВт=0,9Вт;
Пример 2. Для транзистора,включенного по схеме с общим эмиттером,най-
ти ток базы Iб,ток коллектора Iк и напряжение на коллекторе Uкэ,если напря-
жение Uбэ=0,3 В;напряжение питания Ек=20 В;сопротивление нагрузки в цепи коллектора Rк=0,8кОм.Входная и выходная характеристики приведены
на рис.27 и 28.
Перед решением этого примера приведем некоторые пояснения.
Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым
законом Кирхгофа можно записать уравнение Ек = Uкэ + Iк·Rк;
т.е.сумма напряжений на резисторе Rк и коллекторное напряжение Uкэ всегда
равна Ек - э.д.с.источника питания.
Расчет такой нелинейной цепи,т.е.определение Iк и Uкэ для различных зна-
чений токов базы Iб и сопротивления резистора Rк можно произвести графи-
чески.Для этого на семействе выходных характеристик необходимо провести
из точки Ек на оси абсцисс вольтамперную характеристику резистора Rк,
удовлетворяющую уравнению Uкэ= Eк - Iк·Rк;
Эту характеристику удобно строить по двум точкам: Uкэ=Ек при Iк=0 на оси абсцисс и Iк=Ек/Rк при Uкэ=0 на оси ординат.
Построенную таким образом вольт-амперную характеристику коллектор-
ного резистора Rк называют линией нагрузки.Точки ее пересечения с коллек-
торными выходными характеристиками дают графическое решение уравне-
|
|
ния для данного резистора Rк и различных значений тока базы Iб.
Решение. 1.Откладываем на оси абсцисс точку Uкэ=Ек=20 В,а на оси ординат
- точку,соответствующую Iк=Ек/Rк=20/800=0,025 А=25мА.Здесь Rк=0,8кОм=
=800 Ом;
2.Соединяем эти точки прямой и получаем линию нагрузки.
3.Находим на входной характеристике для Uбэ=0,3 В ток базы Iб=250мкА.
4.Находим на выходных характеристиках точку А при пересечении линии
нагрузки с характеристикой,соответствующей Iб=250 мкА.
5.Определяем для точки А ток коллектора Iк=17мА и напряжение Uкэ=7 В.
Пример 3. Мощность на коллекторе транзистора Рк=6 Вт,напряжение на
коллекторе Uкэ=30 В,напряжение питания Ек=40 В.Используя выходные
характеристики рис.30 определить ток базы Iб,ток коллектора Iк,коэффициент
усиления һ21э и сопротивление нагрузки.
Решение. 1.Определяем ток коллектора Iк:
Iк=Рк/Uкэ=6/30=0,2А.
2.Находим на выходных характеристиках точку А,соответствующую Iк=0,2А
и Uкэ=30 В.Из рисунка видно,что точка А лежит на характеристике для
Iб=2 мА.
3.Соединяем прямой точку А и точку на оси абсцисс,соответствующую
Ек=40 В.На пересечении прямой с осью ординат получим точку Iк1=0,8А.
4.Определяем Rк:
Rк=Ек/Iк1=40/0,8=50 Ом.
5.На выходных характеристиках строим отрезок АВ,из которого находим:
ΔIк=АВ=0,4 - 0,2=0,2А=200мА;
ΔIб=АВ=4 - 2=2мА.
6.Определяем коэффициент усиления транзистора:
һ21э= ΔIк/ ΔIб=200/2=100.
П р и м е ч а н и е.
Размерность токов базы Iб на входных и выходных характеристиках - мкА-
- микроамперы.
Размерность токов коллектора Iк на выходных характеристиках - мА-милли-
амперы и амперы- А.