Основні схеми вмикання і статичні характеристики біполярного транзистора
Як елемент електричного кола транзистор зазвичай використовується так, що один із його електродів є вхідним, другий вихідним, а третій – спільний відносно входу та виходу. У коло вхідного електроду вмикається джерело вхідного змінного сигналу, що його треба підсилити за потужністю, а у коло вихідного – навантаження, на якому виділяється посилена потужність. Залежно від того, який електрод є спільним для вхідного і вихідного кіл, розрізняють три схеми вмикання транзисторів:
• а) зі спільною базою - з СБ;
• б) зі спільним емітером - з СЕ;
• в) зі спільним колектором - з СК.
У схемі з СБ: ІЕ – вхідний струм, ІК – вихідний, UБЕ – вхідна напруга, UКБ – вихідна.
У схемі з СЕ: ІБ – вхідний струм, ІК – вихідний, UБЕ – вхідна напруга, UКЕ – вихідна.
У схемі з СК: ІБ – вхідний струм, ІЕ – вихідний, UБК – вхідна напруга, UБЕ – вихідна.
Основні статичні вольт-амперні характеристики біполярних транзисторів
1. Сім’я вхідних характеристик – івх=f(Uвх)\Uвих= const. Це залежність вхідного струму від вхідної напруги при фіксованих значеннях напруги на виході.
2. Сім’я вихідних характеристик – івих=f(Uвих)\Івх= const. Це залежність вихідного струму від вихідної напруги при фіксованих значеннях струму на вході.
3. Сім’я характеристик керування – івих=f(Івх)\Uвих= const. Це залежність вихідного струму від вхідного при фіксованих значеннях напруги на виході.
Для схеми зі СБ статичні характеристики мають вигляд:
Статичні характеристики для схеми з СЕ:
Вихідні характеристики схеми з СЕ мають більший нахил, ніж у схеми з СБ (це пояснюється сильнішим впливом колекторної напруги на передатність струму, вхідні характеристики більш лінійні.
ВАХ схеми з СК схожі з характеристиками схеми з СЕ, тому що в обох схемах вхідним є струм бази, а вихідні струми (ІЕ або ІК) відрізняються незначно. Тому при практичних розрахунках вихідні ВАХ схеми з СЕ можна використовувати як вихідні ВАХ схеми з СК, якщо замінити струм колектора на струм емітера.
Також слід зазначити, що, як і у всіх НП приладів, параметри транзистора (а отже, і положення його характеристик) значною мірою залежать від температури.
Тим не менше, ці електронні прилади якнайширше використовуються для реалізації конкретних підсилювачів, а їх неідеальність компенсується до необхідних значень схемотехнічними прийомами.
Основні режими роботи біполярного транзистора
Незалежно від схеми вмикання біполярного транзистора він може працювати у трьох основних режимах, що визначаються полярністю напруги на емітерному та колекторному UK переходах:
• режим відтинання (UE< 0, UK< 0);
• активний режим (UE>0, UK<0);
• режим насичення (UE> 0, UK> 0).
У режимі насичення, який настає при великому відпірному вхідному сигналі, колекторний та емітерний переходи зміщені у прямому напрямку, транзистор повністю увімкнений і його струм , тобто залежить тільки від опору навантаження RHта зовнішньої напруги Uз(вихідний опір транзистора знижується до дуже малої величини).
У режимі відтинання,що настає з поданням до вхідного кола транзистора сигналу, який забезпечує повне запирання приладу, обидва переходи зміщені у зворотному напрямі (закритий стан транзистора). При цьому у вихідному колі протікає струм, що є зворотним струмом емітерного та колекторного переходів, а опір транзистора високий.
Активний режим є проміжним. У ньому емітерний перехід зміщений у прямому напрямку, а колекторний – у зворотному. Транзистор у цьому режимі працює як підсилювач сигналу: пропорційним змінам вхідного сигналу тут відповідають пропорційні зміни вихідного.
Режим роботи, у якому транзистор тривалий час знаходиться в режимах відтинання або насичення, називається ключовим режимом.