Основные параметры транзисторов

Транзисторы разделяются на типы по классификационным параметрам. Например, для маломощных низкочастотных и среднечастотных транзисторов важны такие параметры, как коэффициент усиления по току и предельная частота усиления или генерации. Если транзистор должен усиливать очень малый сигнал, то особо выделяют шумовые свойства транзисторов, характеризуемые коэффициентом шума. У транзисторов, работающих в импульсных высоковольтных блоках питания, важна способность работать при повышенных напряжениях на коллекторе. Маломощные высокочастотные транзисторы классифицируются по статическому коэффициенту усиления тока в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и модулю коэффициента усиления тока на частоте 10...20 МГц. Мощные низкочастотные транзисторы классифицируются по максимальному обратному напряжению между коллектором и базой и статическому коэффициенту усиления тока в схеме с ОЭ.

Основными параметрами биполярных транзисторов являются следующие:

h_21э (β ) - коэффициент передачи тока (фактически усиление транзистора) в режиме малого сигнала в схеме с общим эмиттером;

h_21б(α ) - коэффициент передачи тока (фактически усиление транзистора) в режиме малого сигнала в схеме с общей базой;

P_{к макс} - максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора;

I_{к макс} - максимально допустимый постоянный ток коллектора;

I_кбо - обратный ток коллектора;

U_кбо - постоянное напряжение коллектор база при разомкнутом выводе базы;

I_кэо - обратный ток коллектор - эмиттер при разомкнутом выводе базы;

f_гр -граничная частота коэффициента передачи тока (частота, на которой h21 становится равным единице);

K_ш - коэффициент шума транзистора;

U_{кэ макс} - максимально допустимое напряжение коллектор - эмиттер.

(Основные электрические параметры)

 

Три основных режима работы транзистора

В зависимости от напряжения на выводах транзистор может находиться в следующих основных режимах:

• Режим отсечки;
• Активный режим;
• Режим насыщения.

Кроме этих режимов существует ещё инверсный режим, который используется очень редко.

Режим отсечки

Когда напряжение между базой и эмиттером ниже, чем 0.6V - 0.7V, то p-n переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора практически отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Активный режим

В активном режиме на базу подано напряжение, достаточное для того чтобы p-n переход между базой и эмиттером открылся. Возникают токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Режим насыщения

Если увеличивать ток базы, то может наступить такой момент, когда ток коллектора перестанет увеличиваться, т.к. транзистор полностью откроется, и ток будет определяться только напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки в цепи коллектора. Транзистор достигает режима насыщения. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечиваться источником питания при данном сопротивлении нагрузки, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы. В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен». Все эти режимы можно разъяснить с помощью выходных характеристик транзистора.

Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 4.14). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб. Ток коллектора Iк изменяется пропорционально току базы:

Iк = β I_б. (4.5.1)

 

Рис. 4.14. Схема усилительного каскада (рисунок выполнен авторами)

Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис. 4.15). На оси абсцисс отложим отрезок, равный Е_К - напряжению источника питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок, соответствующий максимально возможному току в цепи этого источника:

I_{к макс} = E_к/R_к (4.5.2)

Между этими точками проведем прямую линию, которая называется линией нагрузки и описывается уравнением:

I_к = (E_к - U_кэ)/R_к (4.5.3)

Где U_КЭ - напряжение между коллектором и эмиттером транзистора; R_К - сопротивление нагрузки в коллекторной цепи.

Рис. 4.15. Режимы работы биполярного транзистора (рисунок выполнен авторами)

Из (4.5.3) следует, что

R_к = Eк/I_{к макс} = tanα. (4.5.4)

И, следовательно, наклон линии нагрузки определяется сопротивлением R_К. Из рис. 4.15 следует, что в зависимости от тока базы Iб, протекающего во входной цепи транзистора, рабочая точка транзистора, определяющая его коллекторный ток и напряжение U_КЭ, будет перемещаться вдоль линии нагрузки от самого нижнего положения (точки 1, определяемой пересечением линии нагрузки с выходной характеристикой при I_б=0), до точки 2, определяемой пересечением линии нагрузки с начальным крутовозрастающим участком выходных характеристик.

Зона, расположенная между осью абсцисс и начальной выходной характеристикой, соответствующей I_б=0, называется зоной отсечки и характеризуется тем, что оба перехода транзистора - эмиттерный и коллекторный смещены в обратном направлении. Коллекторный ток при этом представляет собой обратный ток коллекторного перехода - I_К0, который очень мал и поэтому почти все напряжение источника питания E_К падает между эмиттером и коллектором закрытого транзистора:

U_кэ ≈ E_к.

А падение напряжения на нагрузке очень мало и равно:

U_Rк = I_к0R_к (4.5.5)

Говорят, что в этом случае транзистор работает в режиме отсечки. Поскольку в этом режиме ток, протекающий по нагрузке исчезающе мал, а почти все напряжение источника питания приложено к закрытому транзистору, то в этом режиме транзистор можно представить в виде разомкнутого ключа.

Если теперь увеличивать базовый ток I_б, то рабочая точка будет перемещаться вдоль линии нагрузки, пока не достигнет точки 2. Базовый ток, соответствующий характеристике, проходящей через точку 2, называется током базы насыщения I_б нас. Здесь транзистор входит в режим насыщения и дальнейшее увеличение базового тока не приведет к увеличению коллекторного тока I_К. Зона между осью ординат и круто изменяющимся участком выходных характеристик называется зоной насыщения. В этом случае оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигает максимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания:

I_{k max} ≈ I_{к нас} (4.5.6)

а напряжение между коллектором и эмиттером открытого транзистора оказывается очень маленьким. Поэтому в режиме насыщения транзистор можно представить в виде замкнутого ключа.

Промежуточное положение рабочей точки между зоной отсечки и зоной насыщения определяет работу транзистора в режиме усиления, а область, где она находится, называется активной областью. При работе в этой области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном (Петрович В. П., 2008).

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Основные решения по рекламе
2. I.2. Структура педагогической науки и её основные отрасли
3. II Основные общие и обзорные представления, понятия, положения психологии
4. II. ЭКЗАМЕН ПО ОБЩЕСТВОЗНАНИЮ: ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОВЕРКИ
5. А. Основные клинические формы
6. Авторское право: понятие, объекты, признаки и основные разновидности
7. Артериальные гипертензии, ее виды, основные патогенетические механизмы нейрогенной гипертензии.
8. Архитектура XX века. Основные проблемы
9. Базы данных. Виды БД по характеру хранимой информации, по способу хранения, по структуре организации. Основные типы данных.
10. Борьба за власть в руководстве страны в 20-х гг.: основные этапы, итоги.
11. ВЕКТОРЫ И МАТРИЦЫ. ОСНОВНЫЕ ЧИСЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
12. Векторы и матрицы. Основные числовые характеристики.