Режим насичення транзистора

Положення робочої точки повинно бути забезпечено в правому верхньому стані, при цьому в колі колектора протікає так званий струм колектора насичення. Це максимально можливий струм, який може протікати в комутуючому ланцюзі: I_Кнас = (E_Ж - U_зал)/ R_К, оскільки E_Ж ›› U_зал, то I_Кнас ≈ E_Ж/ R_К.

При цьому в загальному випадку і напруга E_Ж і комутований опір R_K можуть бути непостійними. Таким чином струм в комутуючому ланцюзі I_Kннас не залежить від параметрів транзистора, а залежить тільки від параметрів зовнішнього ланцюга E_Ж та R_K.

Для забезпечення режиму насичення необхідно в ланцюг бази транзистора подати відповідний струму бази: І_Б = І_Кнас/β_min = І_Бнас =(U_ВХ – U_БЕ)/ R_Б.

Для надійного відкривання транзисторного ключа, щоб гарантувати режим насичення при розкиді параметрів транзисторів реальний струм бази вибирається в дещо більшим струму бази насичення І_Б = s× І_Бнас, де s=1,2 - коефіцієнт насичення транзистора. У розрахункових співвідношеннях використовують звичай мінімальне значення b_min (при коливаннях температури, b може змінюватися).

Спрощена схема заміщення транзистора в режимі насичення має вигляд:

Режим відсічки

Крайнє нижнє положення відповідає режиму відсічки. Щоб забезпечити це положення робочої точки необхідно подати відповідну вхідну напругу і створити необхідний струм бази щоб змістити колекторний і емітерний переходи у зворотному напрямку. При цьому потрібно забезпечити протікання струму бази у зворотному напрямку.

Струм емітера в режимі відсічки дорівнює нулю. Ланцюг між колектором і емітером розімкнутий. Якщо при цьому тепловим струмом колектора можна знехтувати, то всі три контакти представляються розімкнутими один щодо одного. Отже, ніяких струмів не протікає.

Закритий стан транзистора забезпечується нульовою або від'ємною вхідною напругою. При цьому струм від джерела майже не споживається. Для надійного закривання транзисторного ключа в момент паузи між відкриваючими імпульсами застосовують спеціальний зсув, що подається на базу транзистора, яка діє на перехід "база-емітер" в зворотному напрямку. У практичних схемах не завжди застосовується додаткове зміщення. Так якщо в якості ключа застосовується кремнієвий транзистор, і падіння напруги в паузах близьке до нуля, то додатковий зсув базового переходу у зворотному напрямку не застосовується. Для германієвих транзисторів навіть при нульовій напрузі в паузах між імпульсами необхідно застосовувати зсув базового переходу у зворотному напрямку.

Спрощена схема заміщення транзистора в режимі відсічки

Схема за живлення транзисторного ключа з додатковим зсувом базового переходу у зворотному напрямку

Величина R_Б розраховується такою щоб транзистор переходив в режим насичення при подачі на вхід напруги U₀, з врахування коефіцієнту насичення s. При цьому коло зсуву базового переходу у зворотному напрямку несуттєво впливає на вхідний струм бази оскільки зазвичай вибирають R_ЗМ ›› R_Б.

Як джерело напруги зсуву - U_ЗМ, протилежної полярності по відношенню до +Е, може використовуватися будь-яка напруга, що є в схемі.

У режимах насичення і відсічки на транзисторі розсіюється потужність. У режимі насичення струм великий, а напруга маленька. Отже, потужність мала. У режимі відсічки напруга велика, а струм прагне до нуля, отже, потужність також мала. Якщо транзистор раптом перейде в активний режим, то розсіювана транзистором потужність різко зросте (можливий тепловий пробій).