3.5. Основные параметры компенсационного стабилизатора напряжения

Выходное сопротивление стабилизатора:

R_вых= r_э+ (r_б^'+R_д)/(1+₀), (3.9)

где r_э, r_б^' - сопротивления эмиттера и базы транзистора.

Коэффициент стабилизации определяется из соотношения

, (3.10)

где r_к - сопротивление коллектора транзистора.

Выходное сопротивление стабилизатора около 1 ом. Расчетная величина коэффициента стабилизации получается большой (примерно 150—300).

3.6. Методика расчета компенсационного стабилизатора напряжения

1. Рассчитать сопротивление R_б из выражения

.

Можно считать, что U_бU_стаб; I_бI_{стаб.макс}/ и выбирать ток I_ст в пределах I_ст.мин<I_ст<I_{ст.макс} -I_б. Выбираем I_ст= - номинальный ток стабилитрона (рис. 3.1,6).

2. Построить линию нагрузки для выбранного стабилитрона, а также ее крайние положения при изменении входного напряжения в заданных пределах.

3. Определить основные параметры компенсационного стабилизатора по формулам (3.3), (3.9) - (3.10).

4 Графоаналитический расчет рабочего режима биполярного транзистора

4 .1 Общие сведения

Транзисторы - полупроводниковые приборы, пригодные для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. Транзисторы могут иметь разное число переходов между областями с различной электропроводностью. Наиболее распространены транзисторы с двумя p-n-переходами. Транзисторы называются биполярными, если используются носители заряда обоих знаков.

Плоскостной биполярный транзистор представляет собой пластинку полупроводника, в ко­торой созданы три области с различной электропроводностью.

Существуют транзисторы двух типов: p-n-p и n-p-n.

Средняя область называется базой, крайние – эмиттером и коллектором. Таким образом, в транзисторе имеется два n-p-n перехода: эмиттерный и коллекторный. Расстояние между ними должно быть очень малым, то есть база должна быть очень тонкой. Концентрация примесей в базе всегда меньше, чем в коллекторе и эмиттере.

На схематических изображениях транзисторов стрелка показывает направление эмиттерного тока.

Транзистор может работать в трех режимах:

• активный режим – на эмиттерном переходе прямое напряжение, на коллекторном обратное,

• режим отсечки или запирание – напряжение на эмиттерных и коллекторных переходах обратные,

• режим насыщения – на обоих переходах прямое напряжение.

4.2 Токи в транзисторе

Ток эмиттера управляется напряжением на эмиттерном переходе, но до коллектора доходит меньший ток – управляемый коллекторный ток i_{к упр.}= α i_э

где α = 0,95 … 0,999 - коэффициент передачи тока эмиттера.

Через коллекторный переход всегда проходит еще очень небольшой (мА) неуправляемый обратный ток i_к0, называемый начальным током коллектора. Он неуправляем, т.к. не проходит через эмиттерный переход. Полный ток через коллекторный переход.

i_к = α i_э + i_к0 (1)

т.к. i_к0<< i_э, то i_к ≈ α i_э. Если надо измерить i_к0, то это делают при оборванном проводе эмиттера.

Преобразуем (1): i_э = i_к + i_б,

i_к = α (i_к + i_б)+ i_к0.

Решим относительно i_к

i_к= α/(1-α ) i_б + i_к0/(1-α )

α/(1-α )=β; i_к0/(1-α )= i_кэ0

i_к = βi_б + i_кэ0

Здесь β – коэффициент передачи тока базы и составляет десятки, сотни.

Незначительные изменения α приводят к значительным изменениям β

,

i_кэ0 – начальный сквозной ток, т.к. он протекает через весь транзистор, если i_б= 0, т.е. оборван провод базы, i_кэ0 составляет десятки, сотни микроампер.

i_кэ0>> i_к0; i_кэ0= β i_к0

Значительный i_кэ0 объясняется тем, что некоторая небольшая часть U_кэ приложена к эмиттерному переходу в качестве прямого напряжения, вследствие этого возрастает ток эмиттера, а он и является сквозным.

При обрыве цепи базы иногда в транзисторе может наблюдаться быстрое, лавинообразное увеличение тока, приводящие к перегреву и выходу транзистора из строя (если в цепи нет сопротивления коллектора).

Часть напряжения U_кэ, действующая на эмиттерном переходе, увеличивает i_э и равный ему i_к, на коллекторный переход поступает больше носителей, его сопротивление и напряжение на нем уменьшаются, и за счет этого возрастает напряжение на эмиттерном переходе, возрастает ток и т.д.

Т.о., при эксплуатации запрещается разрывать цепь базы, если не включено питание цепи коллектора.