 |
Полупроводниковые транзисторы
|
|
|
|
Все полупроводниковые транзисторы делятся на две группы: биполярные и униполярные (полевые) транзисторы.
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами. Биполярные транзисторы различаются по структуре. В зависимости от чередования областей различают биполярные транзисторы типа “p-n-p” и “n-p-n” (рис.17).
Транзисторы также подразделяются по мощности, частоте и другим признакам.
Принцип действия биполярного транзистора основан на использовании физических процессов, происходящих при переносе основных носителей электрических зарядов из эмиттерной области в коллекторную через базу.
где Iэ, Iк, Iб – токи соответственно в цепи эмиттера, коллектора, базы.
Важнейшими параметрами, характеризующими качество транзистора, являются дифференциальный коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор - a и дифференциальный коэффициент передачи тока из базы в коллектор - b.
Современные транзисторы имеют a=(0,9-0,99)<1 и в=(4 -10000).
Основными параметрами, характеризующими транзистор как активный нелинейный четырехполюсник (рис. 18.) являются:
— коэффициент усиления по току Ki
— коэффициент усиления по напряжению KU
— коэффициент усиления по мощности KP
— входное сопротивление Rвх
— выходное сопротивление Rвых.
Обычно транзисторы включаются в электрическую схему таким образом, чтобы один из его электродов был входным, второй выходным, а третий общий для входа и выхода. В зависимости от этого различают три способа включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). Рассмотрим особенности каждой схемы.
В схеме с ОБ (рис.19) входной сигнал поступает на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. Входным сопротивлением схемы Rвх является сопротивление открытого эмиттерного перехода, которое составляет десятки ом. Выходное сопротивление определяется обратным включенным коллекторным переходом. Поэтому Rвых>>Rвх.
|
|
|
Коэффициент усиления транзистора с ОБ по току соответствует примерно коэффициенту передачи a=0,95-0,99.
Коэффициент усиления транзистора по напряжению
где Rвх.б – входное сопротивление открытого эмиттерного перехода.
Так как Rн>> Rвх.б, то KV>1.
Таким образом, схема включения транзистора с ОБ не обеспечивает усиление по току, однако усиливает входной сигнал по напряжению и мощности.
В схеме с ОЭ (рис.20) входной сигнал поступает на входы база – эмиттер, а выходной снимается с коллектора.
Входное сопротивление Rвх.э схемы значительно больше, чем в схеме с ОБ.
Коэффициент усиления схемы по току KI >> 1.
Коэффициент усиления схемы по напряжению KV>1.
Коэффициент усиления схемы по мощности равен произведению коэффициентов KI и KV
>> 1.
Схема с ОЭ обеспечивает усиление входного сигнала по току, напряжению и мощности, используется в усилителях, генераторах, формирователях и является самой распространенной.
В схеме ОК (рис.21) входной сигнал подается на входы база – коллектор, а выходной сигнал снимается с эмиттера.
Входное сопротивление схемы Rвх велико и равно Rвх=Rн.
Коэффициент усиления схемы с ОК по току KI >>1.
Коэффициент усиления схемы с ОК по напряжению: КU < 1.
Схему с общим эмиттером часто называют эмиттерным повторителем, т.к. нагрузка включена в цепь эмиттера. Схема обеспечивает усиление по току, мощности, имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы (Кv≈0,9-0,99), отличается большим входным сопротивлением и малым выходным Rвх>>Rвых и широко используется в качестве согласующего каскада.
|
|
|
