6. Усилительные свойства транзистора

Усилительные свойства транзистора рассмотрим на примере схемы включения транзистора с общей базой, рис.6.1

Рис.6.1

На вход транзистора, относительно перехода база-эмиттер, подаются два напряжения: постоянное напряжение смещения Е_Э и переменное напряжение подлежащее усилению

Соотношение источников: Е_Э < Е_К.

В коллекторную цепь транзистора включа­ется сопротивление нагрузки R_H. Т.к. выходное со­противление транзистора (со стороны коллек­торного перехода велико,1-10 МОм), то можно в цепь коллектора включать большие по номиналу сопротивления нагрузки, почти не изменяя величину коллекторного тока.

Соответственно в цепи нагрузки может выделяться значительная мощность(переменной составляющей)

Pвых_~=1/2Iк²Rн (1)

Входное сопротивление схемы, напротив, весьма ма­ло (прямо смещенного эмиттерного перехода, единицы- десятки Ом). Поэтому при почти одинаковых токах коллектора и эмиттера мощность, потребляемая в цепи эмиттера, оказывается несравненно меньше, чем выделяе­мая в цепи нагрузки.

Pвх_~=1/2Iэ²Rвх (2)

Rн >> Rвх, а Iк ~ Iэ, то Pвых>> Pвх (3)

Из (3) видно, что транзистор способен усиливать мощность, т.е. он являет­ся усилительным прибором.

Показатели, характеризующие усилительные свойства транзистора

1. Коэффициент усиления по току: отношение изменения выходного тока к, к вызвавшего его изменение входного тока Iэ

К_I =Iвых/Iвх= Iк/Iэ (4)

Для приведенной схемы KI < 1( типовые значения КI= 0,9 - 0,95), т.е. ток I_К в выходной цепи всегда несколько меньше тока Iэ, протекающего во входной цепи и транзистор, включенный по представленной выше схеме, уси­ления по току не дает.

Обычно отношение Iк/Iэ обозначается  (в системе h параметров - h_21б). Чем больше коэффициент , тем меньше отличаются между собой токи I_К и Iэ, и соответственно, тем большими оказываются коэффициенты усиления транзистора по напряжению и по мощ­ности.

2. Коэффициент усиления по напряжению - число, показывающее, во сколько раз переменное напряжение превышает U_ex, называется:

K_U=Uвых /Uвx (5)

Uвых=I_K^{. .} Rн (6)

Uвх =Iвх rэб, где rэ сопротивление входной цепи транзистора (сопротивление участка эмиттер-база).

K_U =I_K Rн/Iэ^. r эб =^{. .}Rн/ rэб (7)

т.к I_э ~I_к т.е. ~1 то Кu~Rн/rэб

2. Коэффициент усиления по мощности транзистора: отношение выходной мощности (выделяющейся на нагрузке) к входной

К_Р~ = Pвых/ Pвх=0.5I_K² Rн/ 0.5Iэ^2.rэб=^.2 Rн/^.rэб = Rн/^.rэб (8)

причем

К_Р= K_U К_I (9)

Для данной схемы К_Р численно равен K_U и составляет величину до 1000.

Необходимо подчеркнуть, что усиление сигнала с помощью транзистора происходит за счет потребления от источника питания.

Сам транзистор выполня­ет функции своеобразного регулятора, который под действием слабого входно­го сигнала, введенного в цепь с малым сопротивлением, изменяет ток в выход­ной цепи, обладающей большим сопротивлением.