Основні режими роботи біполярного транзистора

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: І_Е – вхідний струм, І_К – вихідний, U_БЕ – вхідна напруга, U_КБ – вихідна.

У схемі з СЕ: І_Б – вхідний струм, І_К – вихідний, U_БЕ – вхідна напруга, U_КЕ – вихідна.

У схемі з СК: І_Б – вхідний струм, І_Е – вихідний, U_БК – вхідна напруга, U_БЕ – вихідна.

Основні статичні вольт-амперні характеристики біполярних транзисторів

1. Сім’я вхідних характеристик – і_вх=f(U_вх)\U_вих= const. Це залежність вхідного струму від вхідної напруги при фіксованих значеннях напруги на виході.

2. Сім’я вихідних характеристик – і_вих=f(U_вих)\І_вх= const. Це залежність вихідного струму від вихідної напруги при фіксованих значеннях струму на вході.

3. Сім’я характеристик керування – і_вих=f(І_вх)\U_вих= 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 (І_Е або І_К) 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 U_K переходах:

• режим відтинання (U_E< 0, U_K< 0);

• активний режим (U_E>0, U_K<0);

• режим насичення (U_E> 0, U_K> 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 R_Hта 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.