Тема: Схемы включения биполярного транзистора.

1. Режимы работы биполярного транзистора.

2. Схемы включения транзисторов.

1. В зависимости от полярности напряжений, приложенных к эмиттерному и коллекторному переходам транзистора, различают четыре режима его работы:

а) Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный – обратное. Т.к. напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение подведенное к эмиттеру, а токи в их цепи практически равны, можно ожидать, что мощность полезного сигнала на выходе схемы (в коллекторной цепи) окажется больше чем во входной (эмиттерной цепи) транзистора. Этим объясняются усилительные свойства транзистора.

б) Режим отсочки. К обоим переходам подведено обратное напряжение и через них проходит незначительный ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда. Транзистор в данном режиме заперт.

в) Режим насыщения. Оба перехода находятся под прямым напряжением. Ток в выходной цепи максимален и не регулируется током входной цепи. Транзистор полностью открыт.

г) Инверсный режим. К эмиттерному переходу подведено обратное напряжение, к коллекторному – прямое. Эмиттер и коллектор меняются местами. Режим не соответствует нормальным условиям эксплуатации транзистора.

2. В зависимости от того какой из электродов будет общим для входной и выходной цепи, различают три возможные схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ); общим эмиттером (ОЭ); общим коллектором (ОК). в схеме с ОБ (рис. 1) во входную эмиттерную цепь последовательно с источником питания Е₁ включен источник входного сигнала, вырабатывающий переменное напряжение U_ВХ. Входным током в данной схеме будет ток эмиттера I_ВХ=I_Э, выходным – ток коллектора I_ВЫХ=I_К. Если под действием U_ВХ ток эмиттера возрастет на величину , то возрастут и остальные токи транзистора . Независимо от схемы включения транзисторы характеризуются дифференциальным коэффициентом прямой передачи тока, который есть отношение выходного тока к вызвавшему его приращение входному току при постоянном напряжении в выходной цепи. Для схемы с ОБ таким коэффициентом служит коэффициент передачи тока эмиттера при Е₂=const. Поскольку в цепи коллектора кроме тока обусловленного экстракцией дырок из базы в коллектор, протекает собственно обратный ток коллекторного перехода I_КБО, то полный ток коллектора . В нормальных условиях I_КБО – незначителен и можно считать . Но с возрастанием температуры I_КБО увеличивается и определяет температурную стабильность схемы с общей базой.

Т.к. ток эмиттера – наибольший из всех токов транзистора, то схема с ОБ имеет малое входное сопротивление, фактически равное сопротивлению r_Э эмиттерного перехода, включенного в прямом направлении .

б) В схеме с ОЭ общим электродом для входной и выходной цепи является эмиттер. Входным током является малый по величине ток базы. Выходным током в этой схеме, как и в схеме с ОБ, является ток коллектора. Следовательно коэффициент прямой передачи тока для схемы с ОЭ (1). Найдем соотношение между и , воспользовавшись равенством . Подставив его вместо в выражение (1) получим ; учтя что получаем . Если то . Входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ значительно больше чем в схеме с ОБ, что следует из очевидного неравенства .

Полный ток коллектора в схеме с ОЭ равен где начальный коллекторный ток. Это ток проходящий через транзистор при оборванной цепи базы. При значениях ток I_КЭО в десятки раз больше теплового тока I_КБО, следовательно выходной ток в схеме с общим эмиттером сильнее зависит от температуры, чем в схеме с БО.

в) В схеме с общим коллектором (рис. 3) входной сигнал подается на участок база-коллектор. Входным током является ток базы, а выходным – ток эмиттера. Коэффициент прямой передачи тока для этой схемы . Схема с ОК практически не позволяет получить усиление по напряжению, но обладает усилением по мощности.