Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000), страница 9

По аналогии с предыдущнмн схемами включения а-р-а.транзнстора схема с ОК имеет внд, представленный на рнс 29,в, Однако такое подключение источников Е~ н Ет к вывоолм транзистора создает инверсный рсл нм его работы, что прпнодит, как уже отмечалось ранее, к значнтельному уменьшению ~иаченпя коэффициента передпчп тока эмиттера сс (а следовакльно, н ()). Поэтому на практике прмненяюг схему с ОК, приве- ленную на рис. 2.9,г и обеспечивающую нормальный режнм работы п-р-а-транзнстора н сохранение тока базы — входным, а тока емнттера — — выходным, Так как нагрузка в схеме с ОК включена в эмнт~ерную цепь, ~о эта схема чаше называется схемой эмигтерного повторителя.

Основными параметрами, характеризующими транзистор как активный нелинейный четырехполюсннк (прн любой схеме включения), являются коэффициенты усиления: зв ПО ТОКУ «,=МзмДМзх; ПО ИОПРДЗСЕИИЮ йи ЛУз„хИ Узх; По Лтои)мости йе=йтйп Хьрзыхяшрзх1 а также; Входиос СопротивдЕНИЕ Йзх=гтвх))зх', ВИХОдиОЕ СОПратиВЛЕНИЕ АХх ='гт Р Ниже приводится расчет указанных параметров транзистора для каждой схемы его включения.

В схеме с ОБ «хь д)х)атэ )г Б-1тэв'тэ. где Я„Б — сопротивление открмтпго змхотерпого перехода, составляющее, как уже отмечалось, десятки омт «1г„д),Р„ «и -а ЭБ Фзх Б )'вх Б Гдв «пал 1, таК КаК ЯхЪ Яххв Таким образом, схема с ОБ характеризуется малми входнмм сопротивлением, отсутствием усиления по току. большим усилением по напряжению и мош.

ности В схеме с ОЭ. «э-а).)б)Б -Б; СIЭБ Став)э /к+та 'вх Э ) у зх Б х «х Б =тг — =тг 1В+!) ь 3 Б Б где  — статический коэффициент передачи тока базм 1в отличие от диффереи ииальпого козффиииеитз псрсдзчп гока бззм Б) Вля проведении срзвнптельицх расчетов зпачепиб параметров транзистора ирн различных схемах его включения примем В~в Тогда )тххз =)Гх*Б1))+ 1) ~)))1 «Б' бК агКИ Вп )Тп «и б ' ь ЫБ~ э !)х Б )х Б где «ьэ~х!, так как )г,лх)гххБ.

Таким образом, схема с ОЭ имеет большее, чем схсиэ с ОБ, входное сопротивление и усиливает сигнал каь по току, так по напряжению и мощности. Б схеме с ОК: б~э «~к+«~Б «к р+1 «ГБ МБ т. е. схема с ОК имеет «~КЪ1; 40 ('ХБ ('ЭБ+('и ('ЭБ(3 ('н (*ЭБ Э ~Э('н Ршк + = — — +— УБ )Б УБ УЭ УБ УЭ ув 1Б =Юаа Б (у+1)+(ГН()+1)-(ни+ИВ„Ь)(Р+!)' б«'н Д('н б(э(си (с, к Д( эв( б(и Д~Э)~ г +Д(э(«» ~~ г+и~ б!эга!Б (а!«+б!Б)("!Б Р+'* "ЭБ+(Уи "ЭЬ+(!» ('Х+'Ь) «с а« (Фе~ Б+(сн)(Р+1) Ув ук с 1 Эих=( ')аким образом, схема с ОК (схема эмиттериого повторителя) имеет значнсельссо большее значение входного сопротивления, чем лшбея другая схема Включения транзистора, н уснлявает сигнал но току и мошиостн Большое значение входного соаротнвления схемы с ОК предопределяет широкое применение не практике эмнттерного повторителя в качестве согласуинцего устройства.

Таблица эа Основные некаэателн биполярного траизистера дли различных схем его вилвченни Токи Иаирамении о,„ ~ и,„„ Основные нар«негры ирине- «ание Бна с«сны ° и* л,„ ('ЭБ и (~вт Б («ЭБ с обшеа пазов уз !к (с( <1, ао> ! ~н н )~В«Б ('ЭБ ЭБ (р+1) УЭ дс>1, ди>! (у „ К обшнм тматтероэг Б (к (уик к обшнм ииллеитором ~Б 3 ('и Р+ ! и (Р+1) Д~>1, ди«.! Полученные значения параметров транзистора для различных с ым его включения представлены в табл. 2.2. Анализ данных свикгтельствует об универсальности схемы с ОЭ (см.

рис. 2.9,6), < беспечивающей усиление транзистора как по току, так и по напряжению. Этим объясняется широкое применение указанной с ымы включения транзистора в нелинейных цепях. Высокие значения б обусловливают также усилительное свойство транзистора по току, заключавшееся в возможности малымн входными токамь (током т'ь) управлять существенно большимн токами (током 1к = ж(М ь) в выходной (нагрузочкой) цепи.

Каждой схеме включекня транзистора соответствуют свои ста тнческие характеристики, представляющие собой функпиональнуь( зависимость токов через транзистор от приложенного напряже ния. Из-за нелинейного характера указанных зависимостей из представляют в графической фочме. Транзистор как четырехполюсник характеризуется входной з выходной статическими ВАХ, показывающими соответственно за виснмость входного тока от входного напряжения (при постояи ном значении выходного напряжения транзистора) и выходног< тока от выходного напряжения (при постоянном входном ток< транзистора). Статические входные и выходные ВАХ бнполярног< транзистора и-р-и-типа для схем включения с ОЭ и ОБ приведень иа рис. 2.!О.

Очевидно, что они имеют явно выраженный нелиней ный характер. При этом входные ВАХ (рис. 2.!О,а,в) подобнь прямой ветви ВАХ диода, а выходные (рис. 2.10,6,г) характерн зуются вначале резким возрастанием выходного тока 1к прн воз растанин выходного напряжения Уиэ, а затем, по мере дальней щего роста напряжения. незначительным его увеличением. Пере ход значений выходного тока иа пологий участок соответствуе' границе области режима насыщения транзистора, когда оба пере хода открыты (Уьэ >О и Укь >0). При этом на выходных харак тернстиках транзистора, включенного с ОБ. явно видны облает< двух режимов его работы: нормального режима, соответствующег< обратному напряжению на коллекторном переходе (1 квадрант) и режима двойной инжекции, соответствующего прямому смешению коллекторного перехода (!! квадрант).

При включении транзистора в схему с ОЭ выходные характеристики полностьнз располагаются в 1-м квадранте. В то же время изменение положительного значения входного тока начинается не от нулевого значения входного напряжения, как в случае схемы с ОБ, а ирн некотором его положительном значении из-за падения напряжения на эмиттерном переходе от тока 1и при (укэФО. На выходной характеристике транзистора можно выделить три области, отвечающие различным режимам работы транзистора: насыщения (заштрихованная область левее линии 04 — режим двойной ннжекции); отсечки (заштрихованная область ниже линни ОБ', соответствующая закрытому состоянию транзистора, когда Уьэ <О н Ока<0; активной (незаштрихованная область ' Следует отметить, что самая ннжняв вылодная карактернстика.

для котороа !ч ! кь в, соответствует то«у базы 1ь — 1Кь а, в не 1ь О. Однако ирактиче. ски областью отсечки можно считать уже область, расположенную ниже выдод. иод характеристики, соответствуюшва /Ь -О. йт "сг р лт я .л л гйт о л) г) рис. 2ЛО. Входиые (и, е) и выходиые (д, с) ст тические характеристики трап- эистора и.р-п-типа. включеииого с ОЭ и Ои ~ежду линнямн ОА и ОБ), соответствуюшая активному состоячню транзистора, когда Уьэ >О и Укэ <Π— нормалъныи режим Работы транзистора.

Статические характеристики используются гля расчета нелинейных целей, содержа|цих транзистор. Экаиаалентпые схемы применяются для анализа цеией, содер«ацгих транзисторы. Исходя иэ того, что биполяриый траизистор есть совокуииость двух встречен включеииых взэ~модейстэуюших р-в.переходов, его пожив представить в виде эквивалеитиой схемы иа постоянном токе, иокаэаииой иа рис. 2. И и пред. сгааляющей собой физическую модель трзиэистора.

43 '"в((т Рнс. 2.!1. Эквивалентная схема транзистора в зкде модели Эберса — Молла Эквивалентная схема биполярного транзистора на постоянном токе, являю. шаяся нелинейной физической моделью биполярного транзистора, называется моделью Эберса — Молла. Представленная модель характеризует только актив. ную область транзистора, не учитывая его пассивную (пэразитную) область. Отображение пассивной области базы н коллектора за счет введения в эквивалентную схсму соответствующиХ резнсторОЗ силЬнп уСЛОжНило бы ее иеп«льзование, э сама схема потеряла бы свою наглядность. Модель Эберса — Молла хорошо отражает обратиыость транзистора — принципиальную равноправность обоих его переходов.

Этз равноправность особенно ярко проявляется в режиме лвойной нижекции, когда на обоих переходах действ)ют прямые напряженна. В таком режиме каждый переход одновременно ниже»тир)ет носители в базу н собирает носители, дошедшие от дрюого перехода. Токи иижектнруемых носи. гелей обозначены через 1, (входной ток) н 1, (выходной ток), з токи собнраеыых носителей — через «е 1, и а»А, где ае» и мм стаи(ческне коэффинненты передачи тока соответственно прн нормальном и инверсном включении транзистора Собираемые токи в данной модели обозначаются с помощью источников (генераторов) тока Как видно нз рис 2.11 (э 1( — ам»ь 1х аэ» 1~ — 1(. Исходя из известной зависимости (2! ) для электронно-дырочного можно записать выражения для токов инжектнруемых носителей: иэ('т тэбз(е 1г-1кпз(е !).

Подставив (2.!5) в (2.14), получим иэш т ик'гт 1э=(эье(е -')- ез(1КБо(е иэ(ет ° ик«т к "(иг эБФ( '!) 1кпь(е Разность токов (э и 1» составляет ток базы: 1Б ( еи) иБФ( !)+(! Ф() кбв(е ив(тт ик(тт (2 14) перехода (2, Рб) (2, 16) (2.1У) Сэ г — +-т -в 3 /у 3 3 4к г-+- в Рнс. 2.12. Малосигкальная эквнааынтная схема транзистора лля включения с ОБ Выражения (2,!6) н (2,17) называются форыуламн Эберсз — Молла, Онн ччлкются математической моделью тракзистора и составляют основу для еначнчи его работы Следует отметить, что в этих формулах полажнтельнмми счнгаюшк прямые напряжения на эмнттерном и коллекторноч оереходак. Крок1е Пии, необкоднмо иметь а виду, что параметры !КВЕ н э'Вва в этнХ фюрмулаХ— Шо тепловые, а ие обратные тока переходов, которые в случае кремния намнао аревышшот тепловые Только тогда, когда на оба перехода заданы обратные Чапркжеиия, формулы (216) и (2 П) теряют силу к обратные токи следует нггнивать с учетом тока термогенерапнн Рассмотренная выше физическая модель биполярного транзистора — модель Вберса †Мол — по своей сути нелннейна к обычно применяется для анализа работы транзистора толька прн болыпих изменениях напряжения и тока.