2.3.2. Схема включения транзистора с общим коллектором

Схема показана на рис.39. Схему с общим коллектором называют также

эмиттерный повторитель (напряжение на эмиттере Uэ повторяет

напряжение Uб). Действительно,

Uэ=Uб-Uбэ, Uбэ=0,6.0, поэтому Uэ.Uб.

Соотношения для токов:

Iэ=Uэ/Rэ; Iк=Iб.h21Э; Iэ=Iб+Iк=Iб(1+h21Э).

Таким образом, у схемы имеется усиление по току в (1+h21Э) раз. Ток базы

для обеспечения требуемого тока эмиттера может быть найден из последнего

уравнения

Iб=Iэ/(1+h21Э),

Т.е. для получения заданного Iэ требуется в (1+h21Э) раз меньший ток базы

Iб. Схема применяется как усилитель тока при работе на низкоомную

нагрузку. У нее отсутствует усиление по напряжению (это повторитель

напряжения), но существует усиление по току и мощности.

2.3.3. Схема с общей базой

Схема показана на рис. 40. Соотношения для токов:

Iк=.Iэ.

Т.к. . близко 1, то Iк .Iэ. Из последнего равенства следует, что это

повторитель тока. Схема обладает усилением по напряжению и по

мощности. Схема применяется сравнительно редко. Одно из применений:

как источник пилообразного напряжения - рис. 41. Ток эмиттера:

Iэ=Uэ/Rэ.

Величины Uэ и Rэ заданы и постоянны, поэтому Iэ=Iк=const. Т.о.

конденсатор заряжается постоянным током. Напряжение на конденсаторе

Uc=(1/С). ic dt.

Т.к. ic=Iк=const, то Uc=Iк.t/С – это прямая линия. Для периодического

сброса напряжения на конденсаторе до нуля применяется дополнительный

транзисторный ключ, включаемый параллельно конденсатору.

3. Полевые транзисторы

( или униполярные, или канальные транзисторы)

Биполярные транзисторы управляются током, полевые

транзисторы управляются напряжением. Различают следующие типы

полевых транзисторов: полевые транзисторы с управляющим p-n переходом;

полевые транзисторы с изолированным затвором.

3.1. Полевой транзистор с p-n переходом

Простейший полевой транзистор с управляющим p-n переходом

представляет собой тонкую пластину полупроводникового материала

(кремния) с одним p-n переходом в центральной части и с омическими

19

контактами по краям. Его структура показана на рис. 43. Обозначение

выводов: С-сток, З-затвор, И-исток. Обозначение на схеме представлено на

рис. 44. Изображенный на рис.43 и 44 транзистор называется полевой

транзистор с p-n переходом и каналом n-типа.

В зависимости от электропроводности полупроводника канал может

быть n-типа или р-типа. Если подключить к каналу напряжение, то через

пластину полупроводника между омическими контактами потечет ток. Ток

через канал образуется за счет основных носителей. При n-канале . за счет

электронов.

Омический контакт (электрод), от которого течет ток, называется

истоком, а омический контакт, к которому он направлен, – стоком.

Электрод, используемый для управления эффективной толщиной канала,

называется затвором. Межэлектродные напряжения сток – исток Uси и

затвор – исток Uзи отсчитывают относительно истока. Управляющей цепью

является цепь затвор-исток (З-И). Управляемой цепью является С-И, в

которой регулируется ток.

С помощью Uзи регулируется ширина канала, его проводимость, ток

через него. Управление током стока осуществляется путем подачи Uзи со

знаком, обратным направлению проводимости p-n перехода. При подаче

отрицательного напряжения на затвор в области p-n перехода образуется

обедненный слой (как у диода, смещенного в обратном направлении). Чем

шире обедненный слой, тем уже канал, по которому могут проходить

электроны от истока к стоку, т.к. обедненный слой, лишенный свободных

носителей, ведет себя как изолятор, имеющий очень большое

сопротивление.

Можно подобрать такое напряжение на затворе (напряжение отсечки

тока стока Uзи отс<0), при котором токопроводящий канал будет полностью

ликвидирован, т.е. перекрыт и протекание тока через пластину невозможно.

Толщина токопроводящего канала при отсутствии стокового напряжения

(Uси=0) определяется формулой:

h’=h(1–( Uзи/Uзи отс)1/2),

где h – технологическая толщина канала.

Сопротивление канала:

Rк=Rко/(1–( Uзи/Uзи отс)1/2),

где Rко – сопротивление канала при Uзи=0.

Т.к. управление током через канал производится обратно включенным

p-n переходом, то сопротивление участка затвор-исток оказывается очень

большим. Оно соответствует сопротивлению полупроводникового диода,

включенного в обратном направлении, что выгодно отличает данный

полупроводниковый прибор от биполярного транзистора. Управление

толщиной канала осуществляется обратным напряжением Uзи или, в

конечном итоге, поперечным относительно направления тока через канал

электрическим полем, что нашло отражение в названии – полевой

транзистор. Применять прямое включение управляющего p-n перехода

нецелесообразно, т.к. при этом резко возрастает ток через него и возрастает

выделяемая на переходе ЗИ мощность (т.е. нагрев перехода).

В отличие от биполярного транзистора ток, текущий через полевой

транзистор, образуется только основными носителями, поэтому такой

транзистор называют еще униполярным. Он в меньшей степени подвержен

влиянию температуры и радиации, т.к. этими факторами определяется

концентрация неосновных носителей.

Полевой транзистор с p-n переходом и каналом p-типа показан на рис.

45.