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 I_к = f (U_КБ) при постоянном значении тока эмиттера I_э1=₁const;

– входные I_Э = f (U_ЭБ) при постоянном напряжении U_КБ = 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 I_К от напряжения U_КБ. Она расположена левее оси ординат.

Между коллектором и базой прикладывается напряжение:

U_КБ = – U_К – U’_КБ, (6.9)

где U_К – напряжение на p-n-переходе;

U’_КБ – внешнее напряжение.

При напряжении U’_КБ = 0 при токе эмиттера I_э > 0 ток коллектора I_к > 0, поэтому, чтобы уменьшить значение тока коллектора I_К, необходимо подать положительное значение напряжения U’_КБ, то есть перевести коллектор в режим эмиттера. Тогда потоки дырок взаимно компенсируются и ток коллектора I_К станет равен нулю.

Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик схемы включения

транзистора с ОБ

Область II – область слабой зависимости тока коллектора I_К от напряжения U_КБ.

При подаче отрицательного значения напряжения U’_КБ характеристики немного поднимаются за счет эффекта модуляции толщины базового слоя. Повышение напряжения çU_КБ 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 U_КБ.

Входные характеристики схемы включения транзистора с общей базой приведены на рис. 6.10.

Кривая, полученная при значении напряжения U_КБ1 = – 5 В, размещается левее и выше кривой, полученной при напряжении U_КБ = 0 вследствие явления базовой модуляции. При U_КБ = 0 переход П₂ закорочен и не влияет на ток базы. Изменение U_КБ (на коллекторном переходе) вызывает модуляцию (уменьшение) ширины базы. С ростом çU_КБ 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 I_К = f (U_КЭ) при постоянном значении тока базы I_Б = const;

– входные I_Б = f (U_ЭБ) при постоянном напряжении U_КЭ = const.

Напряжение на эмиттерном переходе П₁ определяет напряжение U_БЭ, а на коллекторном переходе П₂ – разность напряжений U_КЭ – U_БЭ.

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 I_К от напряжения U_КЭ;

– область II – область слабой зависимости тока коллектора I_К от напряжения U_КЭ;

– область III – пробой коллекторного перехода.

Характеристики начинаются из начала координат. При U_КЭ = 0 напряжение на коллекторном переходе будет равно напряжению U_БЭ, коллекторный переход открыт, поток дырок из коллектора в базу и из эмиттера в коллектор компенсируется, ток коллектора I_К = 0. По мере возрастания напряжения | U_КЭ | прямое напряжение на переходе П₂ снижается, его инжекция уменьшается и увеличивается ток I_К. На границе областей I и II прямое напряжение снимается с перехода П₂ и в области II на переход действует обратное напряжение (U_КЭ > U_БЭ).

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 U_КЭ = 0 входная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ p-n-перехода. При увеличении значения напряжения | U_КЭ | характеристики смещаются вниз за счет эффекта модуляции базы. При çU_КЭ ç> 0 при U_БЭ = 0 ток базы I_Б < 0 за счет протекания обратного тока I_КО 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 I_Э = f (U_ЭК) при постоянном значении тока базы I_Б = const;

– входные I_Б = f (U_БК) при постоянном напряжении U_ЭК = const.

Характеристики схемы с общим коллектором схожи с характеристиками схемы с общим эмиттером, так как они снимаются при условии R_К = R_Э = 0.

Рис. 6.14. Распределение токов в схеме включения транзистора

с общим коллектором