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.