Усилительные свойства транзистора

Параметры транзисторов

 

Параметры транзисторов делятся на электрические и предельные эксплуатационные.

 

Электрические параметры:

1. Граничная частота, f_ГР;

2. Коэффициент передачи тока, K_I;

3. Обратные токи переходов при заданных обратных напряжениях, I_KO;

4. Емкости переходов, С_i-j;

и т.д.

 

Кроме общих электрических параметров в зависимости от назначения

транзистора указывается ряд специфических параметров, присущих данной категории транзисторов.

Предельные эксплуатационные параметры.

Предельные эксплуатационные параметры - это максимально допустимые значения напряжений, токов, мощности, температуры, при которых гарантируются работоспособность транзистора и значений его электрических параметров в пределах норм технических условий.

 

Например, к предельным эксплуатационным параметрам относятся:

1. Максимально допустимые обратные напряжения на переходах. U_{обр макс};

2. Максимально допустимая рассеиваемая мощность, P_{к макс};

3. Максимально допустимая температура корпуса, t^o_{макс корп};

4. Диапазон рабочих температур, t^o_мин, t^o_макс.

Режимы работы транзистора

 

В зависимости от полярности на­пряжений, приложенных к электродам транзистора, возможны четыре режима его работы:

- активный;

- отсечки;

- насыще­ния;

- инверсный.

 

Режимы насыщения и отсечки объединяют одним термином – ключевой режим.

 

Активный режим работы используется при усиле­нии малых сигналов, прямое напряжение подается на эмиттерный переход, а обрат­ное - на коллекторный.

В режиме отсечки оба перехода смеща­ются в обратном направлении. Ток тран­зистора в этом режиме мал, он практиче­ски заперт (транзистор заперт).

В режиме насыщения оба перехода смещаются в прямом направлении, через транзистор протекает максимальный ток, он полностью открыт (транзистор открыт).

В инверсном режиме (используется редко), эмиттерный переход смещен в обратном направле­нии, а коллекторный в прямом. Этот режим чаще всего используют в быстро­действующих ключевых схемах.

 

 

 

режим	полярность
активный	+	-	+	-
отсечки	-	+	+	-
насыщения	+	-	-	+
инверсный	-	+	-	+

 

Рис. 9.1 Полярности напряжений на электродах транзистора при различных режимах работы

 

Принцип действия транзисторов типа n-p-n такой же, только в область ба­зы вводятся из эмиттера не дырки, а электроны; полярность напряжений Е_к и Е_э будет противоположной случаю p-n-р; направления токов из­менится на противоположное, т.к. они обусловлены в данном случае не дыроч­ной, а электронной проводимостью.

Усилительные свойства транзистора

Усилительные свойства транзистора рассмотрим на примере схемы включения транзистора с общей базой, рис.9.2

 

Рис.9.2

 

На вход транзистора, относительно перехода база-эмиттер, подаются два напряжения: постоянное напряжение смещения Е_Э и переменное напряжение подлежащее усилению U_вх, причем

 

U_вх<< Е_Э (9.1)

 

Соотношение источников питания Е_К и смещения Е_Э:

 

Е_Э < Е_К. (9.2)

 

В коллекторную цепь транзистора включа­ется сопротивление нагрузки R_H.

Т.к. выходное со­противление транзистора (транзистор, со стороны коллек­торного перехода является источником тока, его внутреннее сопротивление велико,1-10 МОм), то можно в цепь коллектора включать большие по номиналу сопротивления нагрузки, почти не влияя на величину коллекторного тока (R_H - единицы и десятки килоом).

 

Соответственно в цепи нагрузки может выделяться значительная мощность (переменной составляющей)

 

P_{вых ~} =1/2I_к²R_н (9.3)

 

Входное сопротивление схемы, напротив, весьма ма­ло (прямо смещенного эмиттерного перехода, единицы - десятки Ом). Соответственно

 

R_н >> R_вх, (9.4)

 

Поэтому при почти одинаковых токах коллектора и эмиттера I_к ~ I_э, (включение транзистора в схеме с общей базой) мощность, потребляемая в цепи эмиттера

 

P_{вх ~} =1/2I_э²R_вх (9.5)

 

оказывается несравненно меньше, чем выделяе­мая в цепи нагрузки.

 

P_вых/ P_вх ~ R_н / R_вх (9.6а)

 

Из (9.6) и (9.4) видно, что

 

P_вых>> P_вх (9.6б)

 

!!! Т.о транзистор способен усиливать мощность, т.е. он являет­ся усилительным прибором.