Схемы включения транзистора как усилителя
Схема включения транзистора с общим коллектором
Схема включения транзистора с общим эмиттером
Схема включения транзистора с общей базой
Схема включения транзистора с общей базой и распределения токов в его структуре представлены на рис. 6.8.
Схема включения транзистора с общей базой (ОБ) имеет следующие семейства характеристик:
– выходные Iк = f (UКБ) при постоянном значении тока эмиттера Iэ1=1const;
– входные IЭ = f (UЭБ) при постоянном напряжении UКБ = const.
Рис. 6.8. Распределение токов в схеме включения транзистора с общей базой
Выходные характеристики схемы включения транзистора с общей базой приведены на рис. 6.9.
На выходных характеристиках схемы можно выделить три области.
Область I – область сильной зависимости тока коллектора IК от напряжения UКБ. Она расположена левее оси ординат.
Между коллектором и базой прикладывается напряжение:
UКБ = – UК – U’КБ, (6.9)
где UК – напряжение на p-n-переходе;
U’КБ – внешнее напряжение.
При напряжении U’КБ = 0 при токе эмиттера Iэ > 0 ток коллектора Iк > 0, поэтому, чтобы уменьшить значение тока коллектора IК, необходимо подать положительное значение напряжения U’КБ, то есть перевести коллектор в режим эмиттера. Тогда потоки дырок взаимно компенсируются и ток коллектора IК станет равен нулю.
Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик схемы включения
транзистора с ОБ
Область II – область слабой зависимости тока коллектора IК от напряжения UКБ.
При подаче отрицательного значения напряжения U’КБ характеристики немного поднимаются за счет эффекта модуляции толщины базового слоя. Повышение напряжения çUКБ ç приводит к уменьшению толщины базы, а, следовательно, к увеличению коэффициента переноса неосновных носителей через базу d и, соответственно, коэффициента передачи тока a.
Область III – область теплового пробоя, так как существует предел повышения напряжения UКБ.
Входные характеристики схемы включения транзистора с общей базой приведены на рис. 6.10.
Кривая, полученная при значении напряжения UКБ1 = – 5 В, размещается левее и выше кривой, полученной при напряжении UКБ = 0 вследствие явления базовой модуляции. При UКБ = 0 переход П2 закорочен и не влияет на ток базы. Изменение UКБ (на коллекторном переходе) вызывает модуляцию (уменьшение) ширины базы. С ростом çUКБ çэто приводит к увеличению градиента концентрации инжектированных в базу дырок, в результате чего увеличивается ток диффузии, то есть ток эмиттера.
Рис. 6.10. Семейство входных характеристик схемы включения
транзистора с общей базой
Напомним, что диффузия – перемещение носителей заряда в направлении понижения их концентрации. Такое перемещение зарядов в полупроводнике образует ток диффузии, прямо пропорциональный градиенту концентрации, представляющему собой отношение изменения концентрации носителей заряда данного знака к расстоянию, на котором происходит это изменение.
Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) и распределение токов в его структуре представлены на рис. 6.11.
Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) имеет следующие семейства характеристик:
– выходные IК = f (UКЭ) при постоянном значении тока базы IБ = const;
– входные IБ = f (UЭБ) при постоянном напряжении UКЭ = const.
Напряжение на эмиттерном переходе П1 определяет напряжение UБЭ, а на коллекторном переходе П2 – разность напряжений UКЭ – UБЭ.
На выходных характеристиках выделяют три области (рис. 6.12).
Рис. 6.11. Распределение токов в схеме включения транзистора
с общим эмиттером
Рис. 6.12. Семейство выходных характеристик схемы включения
транзистора с ОЭ
На выходных характеристиках можно выделить три области:
– область I – начальная область, область сильной зависимости тока коллектора IК от напряжения UКЭ;
– область II – область слабой зависимости тока коллектора IК от напряжения UКЭ;
– область III – пробой коллекторного перехода.
Характеристики начинаются из начала координат. При UКЭ = 0 напряжение на коллекторном переходе будет равно напряжению UБЭ, коллекторный переход открыт, поток дырок из коллектора в базу и из эмиттера в коллектор компенсируется, ток коллектора IК = 0. По мере возрастания напряжения | UКЭ | прямое напряжение на переходе П2 снижается, его инжекция уменьшается и увеличивается ток IК. На границе областей I и II прямое напряжение снимается с перехода П2 и в области II на переход действует обратное напряжение (UКЭ > UБЭ).
Входные характеристики схемы включения транзистора с общим эмиттером приведены на рис. 6.13.
Рис. 6.13. Семейство входных характеристик схемы включения
транзистора с ОЭ
При значении UКЭ = 0 входная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ p-n-перехода. При увеличении значения напряжения | UКЭ | характеристики смещаются вниз за счет эффекта модуляции базы. При çUКЭ ç> 0 при UБЭ = 0 ток базы IБ < 0 за счет протекания обратного тока IКО через p-n-переход.
Схема включения транзистора с общим коллектором и распределение токов в его структуре приведены на рис. 6.14.
Схема включения транзистора с общим коллектором (ОК) имеет следующие семейства характеристик:
– выходные IЭ = f (UЭК) при постоянном значении тока базы IБ = const;
– входные IБ = f (UБК) при постоянном напряжении UЭК = const.
Характеристики схемы с общим коллектором схожи с характеристиками схемы с общим эмиттером, так как они снимаются при условии RК = RЭ = 0.
Рис. 6.14. Распределение токов в схеме включения транзистора
с общим коллектором