Электроника

51

же, что и в единичном р-n-переходе. Поэтому результирующий ток в

Изменение напряжения, приложенного к эмиттерному р-n-переходу, вызывает изменение количества инжектируемых в базу неосновных носителей заряда и соответствующее изменение тока эмиттера и коллектора. Следовательно, для изменения по определенному закону коллекторного тока необходимо к эмиттерному р-n-переходу приложить напряжение, изменяющее по этому закону ток эмиттера.

возможно и инверсное включение транзистора, при котором коллекторный р- n-переход открыт, а эмиттерный смещен в обратном направлении и прямому

коллекторному току I2 соответствует эмиттерный ток I2 , в эквивалентную схему введен второй генератор тока I2 , где -

коэффициент передачи коллекторного тока.

Таким образом, токи эмиттера и коллектора в общем случае содержат две составляющие: инжектируемую ( I1 или I2 ) и собираемую ( I2 или

N I1):

Эмиттерный и коллекторный р-n-переходы транзистора аналогичны р- n-переходу диода. При раздельном подключении напряжения к каждому переходу их вольт-амперная характеристика определяется так же, как и в случае диода. Однако, если к одному из р-n-переходов приложить напряжение, а выводы второго р-n-перехода замкнуть между собой накоротко, то ток, протекающий через р-n-переход, к которому приложено напряжение, увеличится из-за изменения распределения неосновных носителей заряда в базе. Выражения (1.19), (1.20) примут вид

54

Влияние напряжения UКБ на ток IЭ оценивается с помощью коэффициента обратной связи по напряжению

КЭ dUЭБ |I const ,

dUКБ Э

который показывает, во сколько раз следует изменять напряжение UКБ для получения такого же изменения тока IЭ , какое дает изменение напряжения UЭБ . Знак минус означает, что для обеспечения IЭ = const приращения напряжений должны иметь противоположную полярность. КоэффициентКЭ , достаточно мал КЭ 10 4 10 5 , поэтому при практических

расчетах влиянием коллекторного напряжения на эмиттерное можно пренебречь.

эмиттера и коллектора достаточно малы (от долей до нескольких Ом), поэтому их можно не учитывать. Омическое сопротивление базы может достигать значения 100 - 200 Ом, и поэтому в общем случае им пренебрегать нельзя.

Инерционные свойства транзистора. При быстрых изменениях входного сигнала, например IЭ , проявляются инерционные свойства

транзистора. Они обусловлены конечным временем «пролета» носителей заряда через область базы; временем, необходимым на перезарядку емкостей эмиттерного и коллекторного переходов и на установление необходимых

концентраций носителей зарядов. В итоге выходной сигнал (ток IК ) будет иметь искаженную форму. Если у транзистора, работающего в активной области, скачком изменить ток на IЭ (рис. 1.24, а), то IК вначале практически не меняется, а затем начинает нарастать до установившегося значения по сложному закону, увеличиваясь на IK (рис. 1.24, б).

56

Для удобства и упрощения расчетов в справочниках приводят статические входные и выходные характеристики для схем включения с ОБ и ОЭ. Входные характеристики для схем с ОБ связывают ток и напряжение на эмиттере относительно базы при постоянном значении напряжения на коллекторе (см. рис. 1.25, а). Выходные характеристики связывают ток и напряжение на коллекторе при постоянном значении тока эмиттера для схемы с ОБ (см. рис. 1.25,а).

Рис. 1.25. Включение транзистора по схеме с общей базой (а), с общий эмиттером (б), с общим коллектором (в).

В цепях, где транзистор включен по схеме с ОЭ или ОК, удобно пользоваться не коэффициентом передачи эмиттерного тока , а коэффициентом передачи базового тока . Это обусловлено тем, что в подобных случаях

обычно задается изменение тока базы. Найдем связь между коэффициентамии . Для этого используем уравнение (1.38) и уравнение токов электродов

транзистора, полученное на основе закона Кирхгофа:

несколько вольт. Поэтому в большинстве случаев справедливо допущение,

57

что UКЭ UКБ , с учетом которого уравнение коллекторного тока (1.38) примет вид

Следует обратить внимание на то, что в схеме с ОЭ влияние тока IКБ0 и сопротивления rк диф на коллекторный ток увеличивается в 1 раз по

перехода, в базе и приповерхностных областях у эмиттерного перехода.

Для инженерных расчетов применяют различные упрощенные аппроксимации зависимости от тока:

59

пренебречь зависимостями IЭ , IБ . В дальнейшем эти зависимости

будем учитывать только в специальных случаях.

Инерционные свойства коэффициента находят путем подстановки в

включении транзистора по схеме с ОЭ.

Видно, что частотные свойства транзистора, включенного по схеме с ОЭ, значительно хуже, чем при включении по схеме с ОБ, и , а

.

В ряде случаев частотные свойства транзисторов характеризуют не предельными частотами , , на которых модуль коэффициентов

передачи уменьшается в 2 раз, а так называемой граничной частотой гр ,

на которой модуль коэффициента передачи тока базы | j | становится равным единице. Найдем гр . Так как

Приведенные эквивалентные схемы транзистора предназначены для расчетов на постоянном токе, когда требуется выбрать положение рабочих точек, обеспечивающих работоспособность устройства (так называемый режим большого сигнала) .

При анализе усилительных свойств устройств, работоспособность которых уже обеспечена выбором необходимых токов и напряжений, используют эквивалентные схемы для переменного тока, показанные на рис. 1.28,а, б. Так как значения напряжений и токов переменного сигнала обычно значительно меньше, чем постоянного, то параметры транзистора для переменного тока, а также эквивалентную схему часто называют

Э iэ

Рис. 1.28. Малосигнальные схемы транзистора при эмиттерном управлении (схема с ОБ) (а) и базовом управлении (схема с ОЭ) (б).

Емкости эмиттерного и коллекторного переходов определяются с помощью тех же выражений, что и для диодов и p-n-переходов. Причем емкость CК в схеме с ОЭ увеличивается в 1 раз. Это вытекает из уравнения (1.42),

полученного для коллекторного тока транзистора в схеме c ОЭ. Действительно, при учете емкости запертого коллекторного перехода его сопротивление для переменного тока определяется эквивалентным

Кроме рассмотренного активного режима транзистор может работать в режимах отсечки и насыщения. В режиме отсечки оба перехода транзистора смещены приложенными напряжениями в обратном, а в режиме насыщения - в прямом направлении. В первом случае транзистор закрыт и через