4.1.2. Основные режимы работы и характеристики полупроводниковых транзисторов

В зависимости от значения напряжений, прикладываемых к эмиттерному и коллекторному переходам, различают следующие режимы работы транзистора: 1) активный, когда эмиттерный переход смещен в прямом, а коллекторный в обратном направлении; 2) запирания, когда оба перехода обратно смещены; 3) насыщения, когда оба перехода смещены в прямом направлении. В последнем режиме транзистор теряет свои управляющие свойства.

Основным режимом работы транзистора является активный. Именно он используется в большинстве усилителей и генераторов. Режимы отсечки и насыщения характерны для работы транзисторов в импульсном режиме.

Основными статическими характеристиками транзистора являются входные и выходные. Так как транзисторы могут включаться по одной из трех схем (с общим эмиттером, базой и коллектором), то определение этим характеристикам дается применительно к соответствующей схеме его включения. Дадим определение этим характеристикам применительно к схеме включения транзистора с общим эмиттером.

Входной характеристикой транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (рис.4.2, а), называется зависимость тока базы от напряжения, прикладываемого к базе или при постоянном коллекторном напряжении, или при постоянном коллекторном токе. Как следует из определения

i_б = f (u_б) при U_к = const,

i_б = (u_б) при I_к = const.

а) б)

Рис. 4.2. Семейства характеристик транзистора типа р—n—р, включенного по схеме с общим эмиттером: а) входные характеристики, б) выходные характеристики

Выходной характеристикой транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (рис.4.2, б), называется зависимость коллекторного тока от коллекторного напряжения или при постоянном напряжении базы, или при постоянном базовом токе. Согласно определению

i_к = f (u_к) при U_б = const,

i_к = (u_к) при I_б = const.

Переходной характеристикой транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, называется зависимость коллекторного тока от тока базы (или от напряжения базы) при постоянном коллекторном напряжении. Согласно определению

i_к = f (i_б ) при U_к = const,

i_к = (u_б) при U_к = const.

Динамической выходной характеристикой транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, называется зависимость коллекторного тока от коллекторного напряжения при постоянном напряжении источника коллекторного питания и постоянном сопротивлении коллекторной нагрузки.

4.2. Практические задания

Задание №1. Транзистор типа р—n—р включен по схеме с ОЭ. В каком режиме работает транзистор, если: а) U_БЭ = -0,4В, U_КЭ = -0,3В;

б) U_БЭ = -0,4В, U_КЭ = 10В; в) U_БЭ = +0,4В, U_КЭ = 10В.

Задание №2. Транзистор типа и n —р—n включен по схеме с ОБ, напряжения U_ЭБ = -0,5В, U_КБ = 12В. Определить U_КЭ.

Задание №3. Транзистор типа р—n—р включен по схеме с ОЭ, напряжения U_БЭ = -0,8В, U_КЭ = -10В. Определить U_КБ.

Задание №4. Выводы электродов транзистора от маркированы как А, В, С. Токи, снимаемые с этих выводов соответственно I_А =1мА, I_В =20мкА, I_С =1,02мА. Определить названия электродов, рассчитать .

Задание №5. В заданной схеме I_Б = 100мкА, R = 5кОм, Е₁ = 25В, Е₂ = 5В. Определить .

З адание №6. Чему равно U_вх в заданной схеме, если I_К = 5мА, R = 20 кОм, Е_К = 10В,  = 10.

Задание №7. В заданной схеме R_Э = 6кОм, R_Н = 12кОм, Е_К = 24В,  = 0,98. Определить U_КБ при U_вх = 6В и U_вх = -6В.

Задание №8. В заданной схеме Е_Б = 10В, Е_К = 30В, R_Б = 100кОм, R_Н = 10кОм, ,  = 20. Определить U_КЭ.

Задание №9. Выполнить предыдущее задание при R_Б = 10кОм.

Задание №10. В заданной схеме R_Э = 10кОм, Е_Э = 10В,  = 0,98. Определить I_К.

Практическое занятие №5

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Цель занятия. Изучение принципа работы усилителей постоянного тока, расчет балансного каскада усилителя постоянного тока.

5.1. Теоретические сведения

5.1.1. Принцип работы усилителя постоянного тока

Усилителями постоянного тока (УПТ) называют устройства, предназначенные для усиления по напряжению и по мощности сигналов постоянного или медленно меняющегося по величине тока.

Основной особенностью УПТ является гальваническая связь между каскадами усилителя, при которой выход одного каскада соединяют с входом последующего или непосредственно проводником или через омические сопротивления.

Использование гальванической связи обусловливает две особенности усилителей постоянного тока: непостоянство нулевого уровня выходного напряжения или тока, который подвержен самопроизвольному изменению (дрейф нуля), и своеобразие схем каскадов и усилителей в целом.

Дрейф нуля может быть вызван нестабильностью напряжений источников питания, изменением параметров усилительных элементов и деталей схемы вследствие их старения, колебаний окружающей температуры (особенно при использовании транзисторов) и т. д.

Для снижения дрейфа применяют балансные усилительные каскады. Типовая схема балансных (дифференциальных) каскадов на транзисторах приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема дифференциального каскада УПТ