34. Токи биполярного транзистора.

Схема включения с общей базой

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_э=α [α<1]

Схема включения с общим эмиттером

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_б=I_к/(I_э-I_к) = α/(1-α) = β [β>>1]

Схема с общим коллектором

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_э/I_б=I_э/(I_э-I_к) = 1/(1-α) = β [β>>1]

Если рассмотреть подробно работы б/п транзистора, то:

I_Ко — ток неосновных носителе через обратно смещённый pn-переход.

— закон Кирхгофа.

Т. о. через транзистор протекает сквозной ток от эмиттера через базу к коллектору.

35. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ТОКА ЭМИТТЕРА В СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ.

36. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ТОКА БАЗЫ В СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ.

37. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА.

1) Усиление тока.

Учитывая, что величина величина весьма близка к единице, из последнего выражения можно сделать вывод: изменение тока эмиттера в раз больше связанного с ним изменения тока базы.

Например, если , то

;

если , то

.

Таким образом, изменяя величину тока базы, можно управлять током эмиттера и, следовательно, током коллектора.

Усиление транзистора по току зависит от схемы включения транзистора.

2) Усиление мощности

Когда говорится об усилительных свойствах того или иного прибора, то обычно имеется в виду в первую очередь усиление по мощности. Количественной оценкой усилительных свойств является коэффициент усиления по мощности Кр, показывающий, во сколько раз выходная мощность Рвых больше мощности, введённой во входную цепь прибора Рвх

Мощность может выражаться через квадрат тока или напряжения. В первом случае

вых; вх

Следовательно,

где Кi – коэффициент усиления по току.

Во втором случае

следовательно,

Где - коэффициент усиления по напряжению.

3) Частотные свойства транзисторов

Приведённые выше усилительные характеристики транзисторов были получены без учёта возможного влияния ёмкостей эмиттерного перехода Сэ и коллекторного перехода Ск, что вполне допустимо при усилении частот, исчисляемых килогерцами. На более высоких частотах с этими ёмкостями приходится считаться, так как их реактивное сопротивление становится соизмеримым с активными сопротивлениями соответствующих переходов. Влияние ёмкостей переходов проявляется в уменьшении входного и выходного сопротивления, что сказывается на усилительных свойствах транзисторов. Чем выше становится частота сигнала, тем меньшим усилением обладает транзистор. Наконец, на некоторых частотах выше определённого предела, свойственного каждому типу транзисторов, усилительные свойства полностью исчерпываются. Это значит, что, начиная с некоторой частоты, усиление транзистора по мощности становится меньше единицы.

38. Статические характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой и общим эмиттером. Влияние температуры на статические характеристики биполярного транзистора.

Статическими характеристиками называются зависимости между входными и выходными токами и напряжениями транзистора при отсутствии нагрузки. Каждая из схем включения транзистора характеризуется четырьмя семействами статических характеристик:

1. Входные характеристики – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянстве напряжения на выходе:

;

(3.22)

2. Выходные характеристики – это зависимость выходного тока от выходного напряжения при фиксированном значении входного тока:

;

(3.23)

3. Характеристика обратной связи по напряжению:

;

(3.24)

4. Характеристика передачи по току:

.

(3.25)

Схема с общей базой:

1. Семейство входных статических характеристик (рис. 3.8) представляет собой зависимость

.

При входная характеристика представляет собой прямую ветвь вольт-амперной характеристики эмиттерного перехода. При данная характеристика смещается немного выше оси абсцисс, т. к. при отсутствии входного сигнала через запертый коллекторный переход протекает маленький обратный ток , который создает на объемном сопротивлении базовой области падение напряжения, приложенное к эмиттерному переходу в прямом направлении (рис. 3.9). Именно это падение напряжения и обусловливает протекание через эмиттерный переход маленького прямого тока и смещение вверх входной характеристики (рис. 3.8 б).

Рис. 3.8. Входные характеристики схемы с общей базой

При коллекторный переход смещается в прямом направлении, через него протекает прямой ток и, следовательно, падение напряжения на сопротивлении базы изменит полярность на противоположную, что вызовет при отсутствии входного сигнала протекание через эмиттерный переход маленького обратного тока и, следовательно, смещение входной характеристики вниз (рис. 3.8 ).

2. Семейство выходных статических характеристик (рис. 3.9) представляет собой зависимости

.

Рис. 3.9. Выходные характеристики схемы с общей базой

Если , то выходная характеристика представляет собой обратную ветвь вольт-амперной характеристики коллекторного перехода. При ток в коллекторной цепи будет протекать даже при отсутствии источника коллекторного питания за счет экстракции инжектированных в базу носителей полем коллекторного перехода. При увеличении напряжения коллекторный ток практически не меняется, т. к. количество инжектированных в базу носителей не меняется , а возрастает только скорость их перемещения через коллекторный переход. Чем больше уровень тока , тем больше и коллекторный ток .

При изменении полярности на противоположную, меняется и включение коллекторного перехода с обратного на прямое. Поэтому ток вначале очень быстро снижается до нуля, а затем изменяет свое направление на противоположное.

Схема с общим эмиттером:

1. Семейство входных статических характеристик представляет собой зависимость

.

Вид этих характеристик показан на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Входные характеристики схемы с общим эмиттером

При эта характеристика представляет собой прямую ветвь вольт-амперной характеристики эмиттерного перехода. При этом коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении на напряжение источника  (рис. 3.11, а).

Рис. 3.11. Выходные характеристики схемы с общим эмиттером

При включении источника характеристика пойдет несколько ниже предыдущей, т. к. в случае (рис. 3.11, б) источник отсутствует и через коллекторный переход протекает маленький обратный ток под действием источника , направление которого в базе противоположно тому, когда включен источник .

При включении этот ток будет уменьшаться, т. к. в цепи его протекания и будут включены встречно, а затем он перейдет через ноль и будет возрастать в положительном направлении под действием . Однако в справочной литературе этим малым значением тока пренебрегают, и входные характеристики представляют исходящими из начала координат.

2. Выходные статические характеристики (рис. 3.12) представляют собой зависимости

.

Рис. 3.12. Выходные характеристики схемы с общим эмиттером

При эта характеристика представляет собой обратную ветвь вольт-амперной характеристики коллекторного перехода. При характеристики имеют большую крутизну в области малых значений , т. к. при условии (рис. 3.12), коллекторный переход включен в прямом направлении; поэтому сопротивление его незначительно и достаточно небольшого изменения напряжения на нем, чтобы ток Iк изменился значительно. Более того, при (рис. 3.12) все характеристики кроме начальной исходят не из начала координат, а ниже (рис. 3.13), так как ток коллекторного перехода в этом случае является прямым и имеет направление противоположное по отношению к обычному току коллектора.

Рис. 3.13. Особенность выходных характеристик схемы с общим эмиттером.

Влияние температуры на статические характеристики:

Влияние температуры на положение входной характеристики схемы с ОБ при поддержании неизменным ее параметра анало­гично ее влиянию на ВАХ полупроводникового диода. В нормаль­ном активном режиме ток эмиттерного перехода можно предста­вить формулой I_Э ≈ I_ЭО(expU_ЭБ/φ_T – 1) С ростом температуры тепловой ток I_ЭО растет быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения φ_Т = kT/q (см. § 3.4). В резуль­тате противоположного влияния двух факторов входные характери­стики схемы с ОБ смещаются влево при выбранном токе I_Э на величину ∆U ≈ -(1..2) мВ/°С (рис. 5.15,a). Начало входной характеристики в схеме с ОЭ определяется теп­ловым током коллекторного перехода I_КБО. который сильно зависит от температуры, так что начало характеристики при увеличении тем­пературы опускается (рис. 5.15,б). Влияние температуры на выходные характеристики схем с ОБ и ОЭ в НАР удобно анализировать по формулам (5.11) и (5.22): I_K = α I_Э + I_КБ0 и .