7.2.2. Схема с общим эмиттером

В схеме с общим эмиттером (рисунок 7.3, б) входным током является ток базы.

. (7.3)

Тогда коэффициент усиления по току в схеме ОЭ (В)

. (7.4)

Нетрудно заметить, что при коэффициенте передачи тока эмиттера α близком к единице, например, α = 0,99 , коэффициент усиления по току в схеме ОЭ имеет значительную величину (В = 99). В интегральных транзисторах ИС операционных усилителей значение В может достигать нескольких тысяч, так называемые «супербета» транзисторы.

Физическая причина усиления по току в схеме ОЭ заключается в природе базового тока. Ток базы транзистора в прямом смещении – это ток рекомбинационных потерь в квазинейтральном эмиттере, ОПЗ эмиттерного p-n перехода и квазинейтральной базе и величина этих потерь минимизируется самой структурой транзистора.

В стационарном режиме ток рекомбинации дырок должен быть равен току электронов, поступающих из базового контакта. Время жизни неравновесной пары электрон-дырка в n-базе определяется временем жизни τ_р, но дырки пролетают базу (находятся в базе) за время пролёта , значительно меньшее, чем τ_р. Поэтому для обеспечения рекомбинации введённых из базы основных носителей заряда (электронов) требуется в больший ток неосновных носителей (дырок). Следовательно, ток коллектора должен в эту же величину превышать ток базы.

.

Коэффициент усиления по напряжению транзистора в схеме ОЭ

,

где – входное сопротивление транзистора с ОЭ.

Коэффициент усиления по мощности транзистора в схеме ОЭ

, (7.5)

будет выше, чем в схеме ОБ (7.2), так как имеется усиление и по току, и по напряжению. Поэтому большинство усилительных каскадов строится по схеме с ОЭ. Дополнительным преимуществом схемы ОЭ является более высокое входное сопротивление, что упрощает согласование между каскадами.

7.2.3. Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель (рисунок 7.3,в) применяется в качестве согласующего усилительного каскада между высокоомным источником сигнала и низкоомным входом транзисторного усилителя в схеме ОБ или ОЭ. Он усиливает по току и мощности, но не усиливает, а передаёт напряжение, подаваемое на базу транзистора (рисунок 7.3,в), поэтому его и называют эмиттерный повторитель.

Коэффициент усиления по току аналогичен схеме ОЭ

.

Коэффициент усиления по напряжению

.

Входное сопротивление эмиттерного повторителя

.

Усиление по мощности определяется усилением по току.

7.3. Коэффициент передачи тока биполярного транзистора

По характеру распределения примесей в базе различают две основные группы транзисторов. Бездрейфовый транзистор характеризуется равномерным легированием базовой области и резким ступенчатым эмиттерным переходом. Перенос носителей от эмиттера к коллектору осуществляется диффузией. В дрейфовом транзисторе концентрация примесей в базе убывает от эмиттерного перехода к коллекторному. Эмиттерный переход – сверхрезкий. В базе этого типа транзистора существует встроенное стационарное электрическое поле, обусловленное градиентом концентрации основных носителей заряда. Перенос носителей в большей части базы осуществляется дрейфом во встроенном поле.

Дальнейший анализ проводится для бездрейфового транзистора, так как его результаты распространяются и на дрейфовый транзистор.