Схемы включения биполярных транзисторов
Существует три схемы включения биполярных транзисторов: с общей
базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК). Электрод, который будет общим для входной и выходной цепей усилителя, определяет название схемы включения транзистора.
В схеме включения транзистора с ОБ (рис. 2.4, а) входным током будет ток эмиттера, а выходным - ток коллектора, следовательно, усиления тока в такой схеме не происходит. Передача тока эмиттера в цепь коллектора оценивается статическим коэффициентом передачи тока эмиттера « a » :
|
|
|
|
|
|
( a = 0,96-0,99). (2.1)
|
Рис. 2.4. Схемы включения транзистора: а - с ОБ; б - с ОЭ; в - с ОК
Уже то, что транзистор при таком включении не дает усиления по току, является показателем низкого входного сопротивления схемы с ОБ.
Схемы включения транзистора с ОЭ и с ОК (рис. 2.4, б, в) - это схемы с базовым управлением: выходной ток следует за всеми изменениями входного базового тока. В схеме с ОЭ выходным током является ток коллектора, а в схеме с ОК - ток эмиттера. Во всех схемах включения (ОБ, ОЭ, ОК) источники постоянного напряжения обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току , то есть необходимые начальные значения напряжений и токов. При отсутствии на входе источников переменного сигнала режим, в котором находится транзистор, принято называть режимом покоя, а токи и напряжения - параметрами покоя ( токи покоя, напряжения покоя).
|
|
|
Усилительные свойства транзистора по току в схемах с ОЭ и с ОК оцениваются с помощью интегрального коэффициента передачи тока
базы b :
(2.2)
(2.3)
Таким образом, усиление по току у транзистора в схеме с ОК лучше, чем в схемах с ОБ и ОЭ.
При проектировании транзисторных усилителей преимущество отдается графоаналитическому методу расчета. Такой метод расчета осуществляется по статическим ВАХ транзистора. Для анализа статических характеристик транзистора используется математическая модель транзистора - модель Молла-Эберса, которую несложно получить, используя его физическую модель (рис. 2.5).
Физическая и математическая модели транзистора
(модель Молла-Эберса)
Биполярный транзистор - это два встречно включенных взаимодействующих электронно-дырочных p-n-перехода, на основании чего его можно представить в виде физической модели (рис. 2.5) - модели Молла-Эберса.
Рис. 2.5. Физическая модель биполярного транзистора
|
|
|
Модель Молла-Эберса характеризует только активную область транзистора: она представлена диодами без учета пассивных участков базы и коллектора. Кроме того, в модели хорошо просматривается принципиальная равноправность переходов, другими словами, обратимость транзистора, которая лучше всего проявляется в режиме двойной инжекции.В режиме двойной инжекции оба перехода работают одновременно в режиме инжекции и в режиме экстракции.
ВАХ эмиттерного и коллекторного прямосмещенных p-n-переходов описывается уравнениями:
для эмиттерного перехода
(2.4)
для коллекторного перехода
(2.5)
где: I1 - ток, инжектируемый в базу из эмиттера; I2 - ток, инжектируемый в базу из коллектора; Iэо, Iко - тепловые токи (именно тепловые, а не обратные токи переходов, которые в случае кремния намного превышают тепловые. На практике тепловые токи каждого перехода принято измерять, обрывая цепь второго перехода).
Из физической модели транзистора (рис. 2.5) следует:
(2.6)
(2.7)
|
|
|
где: a n - коэффициент передачи тока эмиттера при нормальном включении транзистора (aN= 0,96-0,99); ai - коэффициент передачи тока коллектора при инверсном включении транзистора (ai = 0,5-0,7); aNI1 - ток экстракции через коллекторный переход ( ток носителей, собираемых коллекторным переходом из базы, впрыснутых туда эмиттером); aiI2 - ток экстракции через эмиттерный переход (ток носителей, собираемых эмиттерным переходом из базы, впрыснутых туда коллектором), этот ток значительно меньше тока " aNI1".
Подставляя значения токов I1 и I2 из (2.4) и (2.5) в (2.6) и (2.7), получаем уравнения, описывающие статические характеристики транзистора:
(2.8)
(2.9)
(2.10)
Уравнения (2.8), (2.9), (2.10) называются формулами Молла-Эберса; это и есть математическая модель транзистора, которая лежит в основе анализа его статических режимов.
Примечание. В справочной литературе по транзисторам очень часто статические входные и выходные характеристики даются в разных режимах, что затрудняет работу с ними. В этом случае, используя модель Молла-Эберса, можно перестроить характеристики для конкретного режима.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 211; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!