Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Поэтому а справочниках иногда ограничиваются всего одной характеристикой входа для схемы с ОБ. Выходные характеристики (рис. 8,39,е) начнем рассматриват с самой нижней, соответствующей (э=б, т. е. разрыву цепи эмиттера. Это — характеристика неуправляемого тока коллектора »'ц , выходящая из начала координат и представляющая собой ток через диод в обратном (запорном) направлении. При нормальной температуре для ралиоприемных транзисторов неуправляемый ток исчисляется микроамперами. Вмше располагается семейство характеристик коллектораого тока для различных токов эмитгера.
Т о к коллектора пропорционален и почти равен току эмиттер а (за исключением малой доли носителей, «перехватываемых» базой). Поэтому характеристики прямолинейны, почти горизонтальны и расположены на равных интервалах. Небольшой подьем при перемещении вправо вызывается увеличением ширины правого пере- хола с ростом напряжения ицв и, следовательно, уменьшением толщины базы, что приводит к меньшему проценту носителей, успевающих рекомбинироваться в области базы. Учтем, что, откладывая напряжение ид вправо, мы не отмечаем его отрицательного знака, однако должны об этом помнить для приборов Р— и — Р. Что же нам дает схема с ОБ« Включим во входную цепь источник напряжения сигнала (гэ (рис. 8.40) Эвз« с амплитудой (1»» , выбрав начальное цоложительное смещение ьгэ (рнс.
8.3,б) с тем расчетом, чтобы развернуть сигнал на достаточно прямолиией. ном участке входной характеристики (без нелинейных искажений). Мы создадим в цепи эмиттера переменную составляющую тока с амплитудой I При амплитуде входного напряжения в 7 ' амхлг Рис. 8.40. Резистивный усилитель на транзнсгоре по схеме с ОБ несколько милливольт амплитуда тока окажется в несколько миллиампер, что свидетельствует о большой входной проводимости схемы (на рис.
8.39,б получается приблизительно 6»»= (' Д/ 1 10»(20 1О» 0,05 См, а реально — не меньше сотых долей сименса). Иначе говоря, в х о д н о е сопротивление )1,» составит лишь десятки ом. Для того чтобы не создавать па- дений напряжений от переменных то- ков на внутренних сопротивлениях ис- . точников постоянного тока, их шунтн- руют конденсаторами достаточно боль- шой емкости, которые представляют для них практически короткое замыкание (рис. 8 40). Включим в той же схеме (рис. 8.40) нагрузочный резистор )г, в цепь коллектора и будем считать напряжение сигнала на )г» и мощность в нем полезным выходом транзис- торного усилителя с ОБ.
Вспомним, что пологие характеристики коллекторного тока (подобно анодным характеристикам пентода) свидетельст- вуют о большом внутреннем (выходном) сопротивлении )«, , прибора. И это вполне понятно: коллекторный переход, смещенный за- пирающим напряжением, действительно имеет большое сопротивление (десятки и сотни тысяч ом). Поэтому резистор Л, может быть взят свыше одного ки- лоома с допустимым практическим снч- жевием постоянного напряжения на коллекторе. На рис. 8.39,а нанесена прямая нагрузки под углом О, соответ- ствующим )г»=2500 Ом, при напряжении батареи Ед — — 1О В (см., напри- мер, рис. 8.41).
Амплитуда переменно- го тока коллектора )к „ очевидно, бу- дет почти равна амплитуде тока змит- тера ! . Точнее, )к йзх в )э Ув (1 "ш в) Уэ т (82") где й» <1 есть та часть носителей зарядов, которая проходит от эмиттера 18! а) в) бй 4пй ,Ъз1 )Рб О к коллектору сквозь базу. Параметр транзистора Л , называется статическим коэффициентом передачи тока в схеме с ОБ. Значение Л может быть от 0,95 до 0,998, а округленно Л = !. Коэффициент усиления напряжения в усилителе с ОБ, очевидно, будет больше единицы, если выходной ток почти равен входному, а нагрузочное сопротивление больше входного; и выхм Кг» К= и Эвт Эт )гн =Л зтв )э (8.25) Итак, мы не только пояснили физически, но и определили количественно коэффициент усиления напряжения сигнала транзистором в схеме с ОБ. Если принять, например, Л,ь =0,98 и считать Яэх=50 Ом, а Еэ-2500 Ом, то усиление напряжения получится К= 2500 0,98 — 50 раз.
Усиление мощ- 50 ности окажется почти таким же, как и усиление напряжения: уз г ия а Квг " вых гв У'Э щ )~ах и~ЭБ щ Бвх )гн = пав Лва (82 Рис. 8.4!. Транзистор в схеме с ОЭ: а — усилитель резистнвного типа; б — входные характеристнки; в — выходные характеристики Теперь можно достаточно полно охарактеризовать усилитель, выполненный по схеме с ОБ. Он имеет очень малое входное сопротивление и очень большое внутреннее сопротивление выходной цепи. Значит, его применение целесообразно, если источник сигнала обладает малым внутренним сопротив.
пением (на рис. 8.40 его считали равным нулю) н если нагрузочное сопротивление можно выбрать большим (тысячи или хотя бы многие сотни ом). Коэффициент передачи тока оказался меньше единицы, а усиление мощности приблизительно равно усилению напряжения. Выходные хараитеристики располагаются равномерно и параллельно, что обеспечивает работу без нелинейных искажений (об этом будет рассказано в следующей главе). Но имеется возможность включать транзистор н по другой схеме — по такой, которая позволит усиливать и напряжение, н ток сигнала.
Это — с х ем а с общим амит теро м (ОЭ) (рис. 8.4(,а); в ней включение эмиттера подобно включению катодов в ламповом усилителе, включение базы аналогично включению сетки, а коллектор включен сходно с анодом. Источник сигнала с амплитудой напряжения и включен в цепь базы и дополнен источником исходного смещения Е 0. Потре. битель (например, резистор Еч) включается в цепь коллектора последовательно с источником питания Е Рассмотрим характеристики схемы с ОЭ в статическом режиме, т. е, при короткозамкнутых зажимах сигнала я сопротивлении )! . Входная характеристика есть зависимость тока базы от напряжения база — эмиттер при неизменном напряжении на коллекторе (рис.
8.41,б). Заметим, что в маломощных транзисторах ток базы составляет доли миллиам п ер а (т. е. микроамперы). Характеристика при ик — — ОВ (при котором коллектор соединен с эмиттером) прелставтяет собой обычную диодную характеристику, снятую в прямом (пропускном) направлении. Если включить напряжение икэ, то у новой характе. ристикн при тех же напряжениях на базе ток базы окажется уменьшенным, ибо коллектор теперь перехватывает носители тока из области базы. Прн малом напряжении на базе ее ток даже становится обратным, так как в цепи начинает преобладать неуправляемый ток коллектора, идущий в провода базы навстречу нормальному (см, рис.
8.38,а). Если еше повысить напряжение на коллекторе нкэ(на рнс. 8.41,6) вме. сто 2 взять 5 В), то третья характеристика тока базы сместится незначительно, поэтому можно ограничиться одной единственной входной характеристикой, снятой при нормальном напряжении на коллекторе. Пусть для рнс. 8.41,б такой единственной характеристикой будет самая правая характеристика, которая снята при и~ =б В.
Выходная характеристика прибора при общем эмиттере есть зависимость тока коллектора от напряжения коллектор — эмиттер прн неизменном токе базы. Приборы для снятия таких характеристик те же, что были на рис. 8.39,а. Нижняя характеристика в выходном семействе соответствует раз. рыву цепи базы ((в — — О). В этом случае от эмнттера к коллектору проходит сквозной т о к уцно, составляющий в маломощных транзисторах до сотен микроампер; иначе говоря, этот ток больше обычного обратного тока диода вследствие того, что часть напряжения коллектор — эмнттер падает на эмиттерном переходе в пропускном направлении.
Если установить определенный ток базы (( >О), то выходная характери. стиха располагается выше, чем при ну. левом токе базы (рис. 8.4!,а). Действительно, если увеличился ток базы, то увеличится н ток эмиттера, от которого ток базы составляет небольшую долю, а вместе с током эмнттера растет и ток коллектора. С ростом напряжения ицэ при данном токе ( ток на рабо- чем участке выходной характеристики несколько возрастет: ведь повышение напряжения на коллекторном переходе тем самым уменьшило бы ток базы; но мы поддерживаем 1 -сопз1, для чего в увеличиваем соответственно ток базы и ток эмиттера изменением смешения () . При следующем скачие тока базы получим новую характеристику, идущую выше и приблизительно параллельно предыдущей характеристике.
Так можно снять семейство выходных характеристик, изображенное на рис. 8.41,в, Их рабочие участки несколько круче, чем у выходных характеристик при общей базе (см. рис. 8.39,в); значит, внутреннее (в ы х о д н о е) сопро. тивление транзистора при общем эмиттере меньше, чем прн общей базе, и составляет единицы нли десятки кило.
ам. Зато из рассмотрения рис. 8.41,б можно установить, что в х о д н о е с опротивленне составляет сотни н д а ж е с в ы ш е т ы с я ч и о м. Этими параметрами схема с ОЭ существенно отличается от схемы с ОБ. Прежде чем рассматривать усилительные свойства транзистора в схеме с ОЭ, обратим внимание на начальные участки выходных характеристик этой схемы. При приближении напряжения УК к нулю (но прн включенной цепи базы) коллекторный ток резко падает до нуля («отсекается»), а затем идет в обратном направлении. Дело в том, что здесь на коллекторном переходе преобладающим оказывается напряжение, которое действует в про~ну«яном нашравлении от источника цепи базы. Практически при работе трап. зистора в качестве усилителя появление обратного тока коллектора исключается, а потому важным оказывается лишь факт отсечки тока (и значение «отсекающего» напряжения на коллекторе).
Обратимся к усилительным свойствам транзисторной схемы с ОЭ (рис. 8.41,а). Она обладает возможностью усиливать ток сигнал а. Действительно, если сопротивление резистора было бы равно нулю (короткое замыкание выходных зажимов), то амплитуда переменного тока коллектора г'к составила бы долю й, от амплитуды переменного тока эмиттерв 1 . Входной же ток сигнала есть ток базы, который, как мы знаем, составит от тока эмиттера долю (! — Ь ).
Значит, 183 Л„Б Лж э. (8.261 пор иаа Исток Сток а! 184 Лж в Л 1 Б) /в щв Отсюда усиление тока при короткозамкнутом выходе Параметр транзистора Л называется коэффициентом передачи тока для скемы с ОЭ. Здесь действительно ток усиливается, так ~как Л в> 1. Если, например, Л =0,98, то Л =0,98/ (1 — 0,98) =49. Физически усиление тока вполне понятно: в схеме с ОЭ сигнал прн малом токе базы управляет боль~пнм током коллектора.
В,реалькых усилителях (прн наличии нагрузочного сопротивления) усиление тока будет меньше Лэтэ Схема с ОЭ позволяет усиливать и напряжение сигнала. Включив в цепь коллехтора нагрузочный ,резистор /с», составляющий (для примера) 2 Ом, мы проведем динамическую характери. 8.9. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ В описанных выше транзисторах, которые называют б и п о л я р н ы и и, происходит одновременное перемещение основных и неосновных восителей. В настоящее время получают все большее распространение полупроводниковые триоды, в которых проводимость определяется движением только основных носителей, поэтому они получила название у н и п о л я р н ы х (п о л е в ы х). Если в биполярном транзисторе управление током осуществляется за счет инжекцип (впрыскивания) неосновных носителей в тело базы, то в полевом оно происходит под действием электрического поля, направленного перпендикулярно потоку.
На рис. 8.42 представлены схематическое изображение устройства полевого транзистора и схема подключения его к источникам напряжения. Прибор представляет собой полупроводник птипа, называемый к а н а л о м (от этого третье название транзистора — к ан а л ь н ы й), по которому под действием вапряжения, приложенного к про- стику под соответствующим углом 0 (рис. 8.41,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
