У тринисторов есть управляющий диод, подачей напряжения на который мы можем включать тиристор при любом напряжении на аноде. Однако триодный тиристор не предназначен для включения напряжения анод – катод, более того это опасно => для него U вкл – напряжение, при котором он будет гарантированно закрыт при нулевом напряжении управления.
Биполярные транзисторы (БПТ). Электрические и эксплуатационные параметры. Входные, выходные и проходные характеристики. Схемы замещения транзистора и их дифференциальные параметры. Статистические характеристики (h-параметры) БПТ. Схемы включения БПТ (с общим эмиттером, общим коллектором, общей базой). Их сравнительный анализ и области применения. Уравнение Эберса-Молла, температурный коэффициент тока коллектора, внутреннее сопротивление эмиттера, максимальный коэффициент усиления по напряжению эффект Эрли, эффект Миллера
Биполярные транзисторы (БПТ) – это активные п/п приборы с двумя p – n переходами и тремя электродами.
Отличительный признак: для обеспечения нормальной работы необходимы носители двух видов - электроны и дырки.
Используются два встречно включенных p – n перехода. Бывают двух типов:
n2 и p2 – сильно легированные области.
|
к – собирает;
б – барьер;
n + -более сильно легирован.
Диффузионная длина равна произведению средней скорости движения заряда на время жизни (время между генерацией и рекомбинацией).
Прямосмещенный эмиттерный p-n-переход ускоряет электроны из эмиттера в базу. Если база(W) узкая – меньше диффузионной длины – и электрон не успевает рекомбинировать в базе, он пролетает через базу в коллектор, ускоряясь положительным напряжением коллектора. Изменяя прямое напряжение эмиттер-база, мы изменяем количество электронов, впрыскиваемых в базу из эмиттера, а значит и ток коллектора. Носители заряда, не успевшие пролететь базу и рекомбинировавшие, создают ток базы.
В транзисторе, находящемся в активном состоянии, переход эмиттер-база, эмиттерный переход, смещен в прямом направлении, т.е. приоткрыт, а коллекторный переход закрыт.
В усилительном режиме работы транзистора, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный - в обратном. Эмиттерный переход сильно легирован, коллектор - обеднен. Коллекторный переход должен быть равномерно легирован и в меньшей степени, чем эмиттер, с целью увеличения пробивного напряжения коллектор-база.
Iэ = Iк+Iб (Так как ток коллектора во много раз больше тока базы, то токи эмиттера и коллектора приближенно равны).
Статические характеристики:
где 
- обратный ток эмиттерного перехода;
- тепловой потенциал транзистора;
где 
- постоянная Больцмана;
- температура;
- заряд электрона.
В диодах не соблюдается условие широкой базы, поэтому два диода нельзя использовать как транзистор.
Схемы включения БПТ
Для усилителей напряжения используется режим класса А, в котором с щелью обеспечения максимальной линейности усиления рабочая точка (Uэб0, Iк0) выбирается в середине квазилинейного участка проходной характеристики.
Схема с ОБ:
Рабочая точка задается делителями R1 и R2.
Uбэ = Uб - Uэ
Uк = Uп - URк
Схема с общей базой не инвертирует фазу сигнала, имеет коэффициент усиления по току h21 < 1, (т к отношение тока коллектора к току эмиттера меньше единицы), коэффициент усиления по напряжению во много раз превышает единицу:
–– зависит от сопротивления источника сигнала.
Входное сопротивление мало. Оно определяется низким сопротивлением прямосмещенного эмиттерного p-n-перехода.
Выходное сопротивление высоко. Оно определяется высоким сопротивлением обратносмещенного коллекторного p-n-перехода.
С1 и С2 необходимы для разделения усилительного каскада с генератором и нагрузкой для исключения протекания через них постоянного тока. СБ необходимо для сглаживания пульсации переменного сигнала и поддержания постоянного напряжения на базе.
Схема с общей базой используется для усиления высокой частоты на СВЧ и УВЧ (т.к. в ней отсутствует эффект Миллера) и в составе каскодных схем (в том числе и в дифференциальном каскаде).
Каскод - два или более усилительных элемента с гальванической связью, выполняющих роль одного усилительного каскада.
Каскад – независимая усилительная ячейка, которую можно выделить из схемы и обозначить ее свойства.
Недостаток: низкое входное и высокое выходное сопротивление, отсутствие усиления по току.
Достоинства: не инвертируемая фаза.
Схема включения транзистора с общим эммитером. (общий электрод для входного и выходного сигнала)
Включая конденсатор Сэ || R, мы шунтируем R по переменному току, т.е. делаем переменный потенциал эмиттера равным нулю, позволяет добиться от каскада более высокого коэффициента усиления.
Rвх относительно мало вследствие малого сопротивления открытого эмиттерного p – n перехода, однако больше чем RОБ вследствие действия последовательной отрицательной обратной связи (ООС) в эмиттерной цепи.
Rвых – высокое выходное сопротивление определяется высоким сопротивлением замкнутого p – n перехода.
Rэ выбирается из диапазона (0.1 – 0.3)Rк для осуществления температурной стабилизации режима работы каскада. Включение Сэ позволяет снять это ограничение на Кu на рабочих частотах, т.е. xсэ<<Rэ и xсэ < rэ0. Для переменного тока его влияние ограничено уменьшением максимальной амплитуды неискажённого выходного сигнала. С1 и С2 предназначены для разделения источника сигнала и усилителя, а так же усилителя и нагрузки, с целью исключения протекания через источник сигнала и нагрузку постоянного тока из цепи транзистора и не допущение повреждения и некорректной работы источника сигнала и нагрузки, а также нарушение работы транзистора.
Делитель напряжения R1 и R2 предназначен для задания положения рабочей точки транзистора проходной характеристики (Uбэ0).
Достоинства каскада с общим эмиттером: высокие коэффициенты по току h21 и напряжению (десятки, сотни), более высокие (по сравнению с ОБ) Rвх = h21(R+rэ0), относительно высокое Rвх.
Недостатки: высокое Rвых, инвертирование сигнал (способствует возникновению самовозбуждения и уменьшает коэффициент усиления на высоких частотах вследствие эффекта Миллера), зависимость Кu от Rн: 
,
Наличие эффекта Миллера, который заключается в увеличении эквивалентной емкости Скб в Кu раз. Это приводит к резкому падению усиления каскадов на высоких частотах и необходимости применения каскадов с ОБ.
Сф обеспечивает эквипотенциальность по переменному току шины питания и общей шины.
1)Rвход определяется совместным действием низкого сопротивления открытого эмиттерного p-n перехода и увеличивающего это сопротивление действием последовательного ООС по току через R’эи R”э. Rвх=(Rэ’// Rэ’’+rэо).
2)высокое выходное сопротивление определяется высоким сопротивлением запертого коллекторного p-n перехода.
Rвых=Rвых тр //Rк ==Rк
3)Ri=h21=∆Iк/∆Iб (характерный параметр. Не зависит от схемы включения!)
Применение: предварительные, промежуточные и предвыходные каскады
Схема включения транзистора с общим коллектором (эмиттерный повторитель).
Uб=Uэ+0,6
Коэффициент усиления по напряжению стремится к единице (но всегда меньше).
Коэффициент усиления по току:
Ku= 
Rвх = (Rэ+rэо)h21
Uб = Uэ
IбRвх=Iэ(Rэ+rэо)
φ = 0;
Достоинства: отсутствие эффекта Миллера, отсутствие зависимости Кu от Rн.
Недостатки: отсутствие усиления по напряжению.
Используется во входных каскадах для согласования с высоким сопротивлением источника сигнала; в промежуточных каскадах для согласования, особенно с высоким выходным сопротивлением источников тока, в выходных каскадах для согласования с низким сопротивлением нагрузки и потому, что его коэффициент не зависит от сопротивления нагрузки.
Сравнительный анализ схем включения транзистора
| Параметр | ОЭ | ОБ | ОК |
| Rвх | 100Ом – 1кОм | 1 – 10Ом | 10 – 100кОм |
| Rвых | 1 – 10кОм | 100кОм – 1Мом | 100Ом – 1кОм |
| Кi | 10 – 100 | <1(близко) | 10 – 100 |
| КU | 10 – 100 | 10 – 100 | <1(близко) |
| Кp | 100 – 10000 | 10 – 100 | 10 – 100 |
| Φ | π |
