Режимы работы транзистора

1) Активный (нормальный) режим. Эмиттерный переход смещён в прямом направлении, коллекторный — в обратном. Используется в усилителях, генераторах и проч. Самый распространённый режим.

2) Режим насыщения: оба перехода смещены в прямом направлении.

3) Режим отсечки: оба перехода смещены в обратном направлении.

Второй и третий режимы используются в ключевых схемах.

4) Инверсный режим: эмиттерный переход смещён в обратном направлении, коллекторный в прямом. Используется крайне редко.

Схемы включения

У транзистора три вывода, все схемы обычно имеют вид четырехполюсников, поэтому один из выводов включается и ко входу, и к выходу, то есть один из выводов общий.

1. Схема с общим эмиттером (ОЭ).

Коллекторный переход — обратносмещённый. Данная схема — наиболее распространённая, так как усиливает напряжение, и ток.

2. Схема с общим коллектором (ОК).

Схема усиливает ток и не усиливает напряжение. Чаще называется эмиттерным повторителем: напряжение на эмиттере повторяет напряжение на базе, но ток I_э>>I_б.

3. Схема с общей базой (ОБ).

Схема усиливает только напряжение.

Дифференциальные параметры бт

При работе в режиме малого сигнала транзистор можно рассматривать как линейный четырехполюсник

Чтобы связать величины, входящие и выходящие из данного устройство, необходимо две из величин считать не зависимыми друг от друга переменными. Поэтому необходимо два уравнения. Устройство линейное, уравнения тоже линейные.

Уравнения в h-параметрах (смешанные параметры).

Эта система наиболее распространённая, h-параметры самые удобные.

Под токами и напряжениями в уравнениях понимаются малые их изменения. Именно поэтому параметры оказываются дифференциальными. То есть в предельном случае параметры означают следующее:

— входное сопротивление при коротком замыкании на выходе.

— коэффициент передачи цепи обратной связи при режиме холосто-го хода на входе.

— коэффициент передачи по току. Показывает, как входной ток влияет на выходной.

— выходная проводимость.

h-параметры для разных схем включения транзистора разные.

Статические характеристики

Для биполярных транзисторов используются: 1) Входные ВАХ 2) Выходные характеристики 3) Проходные (сквозные) характеристики

Постоянные величины являются параметрами характеристик. По-этому приводятся семейства характеристик.

Статические характеристики для схемы с ОЭ

Входная характеристика Выходная характеристика:

По статическим характеристикам могут быть определены h-параметры.

Лекция 5 Режим покоя. Цепи смещения

При работе в режиме покоя переменные сигналы равны нулю. Параметрами режима являются постоянные токи в ветвях схемы и постоянные напряжения в её узлах, определяемые источниками питания.

Источники питания должны быть включены, чтобы транзисторы работали в активном режиме.

Уравнение динамической характеристики постоянного тока .

Графическое изображение уравнения на плоскости статических характеристик УЭ – прямая линия (нагрузочная прямая) Фиксируя значение тока смещения I_б0 , однозначно находим положение точки покоя (U_кэ0, I_к0) по пересечению соответствующей статической выходной характеристики с нагрузочной прямой постоянного тока. Наклон нагрузочной прямой определяется R_н.

Далее всё для схемы с ОЭ.

Надо на выходной характеристике задать некое напряжение смещения ( U_бэ ).

Режим смещения постоянным током

— этот резистор надо подобрать.

Второй способ — смещение фиксированным напряжением.

Условие схемы: I_д>> I_б (в 10…20 раз).

Оба способа не обеспечивают стабильной рабочей точки, ставится обратная связь (резистор).

Режимы работы БТ отличаются тем, что ток в выходной цепи протекает в течение разной части периода сигнала, действующего на входе (то есть углами отсечки). Выбор режима определяется выбором рабочей точки. Различаются следующие основные режимы работы УЭ: А, В, С, Д.

Режим А. Точка покоя выбирается так, что при гармоническом сигнале на входе УЭ, на выходе всегда (в течение всего периода) будет сигнал (режим без отсечки тока или угол отсечки – половина той части периода, в течение которой существует выходной ток - =180⁰). Рабочая точка выбирается на возможно более линейном участке сквозной динамической характеристики или на середине рабочего участка нагрузочной прямой

Режим В. При подаче гармонического сигнала на вход УП работает только половину периода (=90⁰). Однако такое определение справедливо для идеализированного случая, когда сквозную динамическую характеристику аппроксимируют линейно – ломаной линией. При этом ток покоя равен нулю. Реально (для уменьшения нелинейных искажений и исключения области неуправляемых токов) точка покоя несколько сдвинута в сторону увеличения тока покоя (то есть к режиму А), угол отсечки  >90⁰ и такой режим называют режимом АВ.

Режим С. Угол отсечки выходного тока  <90⁰. КПД каскада в этом режиме еще выше, чем в режиме В. Однако выделить полезный сигнал возможно лишь в резонансных усилителях, нагрузкой которых являются избирательные цепи, осуществляющие эффективное подавление высших гармоник. Используется режим С в мощных усилителях радиопередающих устройств.

Режим D. УЭ работает в ключевом режиме. Реализуется КПД, близкий к единице. Используется для усиления импульсных сигналов в цифровой технике.