И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Ток („.,с называют начальным сквозным током, так как он протекает сквозь весь транзистор (через три его области и через оба и — р-перехода) в том случае, если !е = О, т.е. оборван провод базы. Действительно, из уравнения (4.7) прн !е = О получаем 1„ = 1„,с. Сквозной ток составляет десятки нли сотни микроампер и значительно превосходит начальный ток коллектора („ы Ток !ию = = 1„сЯ! — п), и, зная, что а((1 — а) = (3, нетрудно найти !л ю = ((3+ 1) ь ь А так как (3л 1,то ьи 0 )3йв (4.9) Сравнительно большой ток 1„.,6 объясняется тем, что некоторая часть напряжения и„, приложена к эмиттерному переходу в качестве прямого напряжения.
Вследствие этого возрастает ток эмиттера, а он в данном случае и является сквозным током. ПРи значительном повышении напряжения и„, ток („,с резко возрастает и происходит электрический пробой. Следует отметить, что, если ило не слишком мало, при обрыве пепи базы иногда в транзисторе может наблюдаться быстрое, лавинообразное увеличение тока, приводящее к перегреву и выходу транзистора из строя (при условии, что в цепи коллектора нет резистора, ограничивающего возрастание тока). В этом случае происходит следующий процесс: часть напряжения и„„действующая на эмиттерном переходе, увеличивает ток Ь и равный ему ток цп на коллектор- 3 н.
и. жарылм ный переход поступает больше носителей, его сопротивление и напряжение на нем уменьшаются, н за счет этого возрастает напряжение на эмнттерном переходе, что приводит к еще большему увеличению тока, и т. д. Чтобы этого ле пропюшло, при эксплуап1оции вранзиппорое запрещаетсл разрывать цепь базы, если пе выключено питание цепи коллектора.
Надо тикэюе сначала еключигпь питание цепи базы, а по~ном цепи коллектора, но пе наоборот. Если надо измерить ток (,,с, то в цепь коллектора обязательно включают ограничительный резистор и производят измерение прн разорванном проводе базы. 4.3. УСИЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ТРАНЗИСТОРА На рис. 4.6 изображена схема усилительного каскада с транзистором типа и — р — н. Принято данную схему называть схемой с общим эммпшером (см. 6 4.4), так как эмнттер является обшей точкой для входа и выхода схемы. Входное напряжение, которое необходимо усилить, подается от источника колебаний ИК на участок база — эмнзтер.
На базу подано также положительное смещение от источника Вы являющееся прямым напряжением для эмиттерного перехода. Прн этом в цепи базы протекает некоторый ток, а следовательно, входное сопротивление транзистора получается сравнительно небольшим. Чтобы не происходила потеря части входного переменного напряжения на внутреннем сопротивлении источника Вы он зашунтнрован конденсатором йь Рнс.
4.6. Схема включения транзистора в уснлнтельный каскал (схема с обшнм эмнттероы) 65 достаточно большой емкости Сь Этот конденсатор на самой низкой рабочей частоге должен иметь сопротивление, во много раз меньшее входного сопротивления транзистора. Цепь коллектора 1выходная цепь) питается от источника Ея. Для получения усиленного выходного напряжения в эту цепь включена нагрузка К,г Источник Ея зашунтирован конденсатором Ся для того, чтобы не было потери части выходного усиленного напряжения на внутреннем сопротивлении источника Е,.
На самой низкой частоте сопротивление этого конденсатора должно быть во много раз меньше Я„. В дальнейшем для упрощения схем конденсаторы С, и Ся не всегда будут показаны. Можно считать, что они имеются внутри самих источников Е, и Еь Если эти источники являются выпрямителями, то в них всегда есть конденсаторы большой емкости для сглаживания пульсаций. Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом.
Изобразим коллекторную цепь в виде эквивалентной схемы )рис. 4.7). Напряжение источника Е, делится между сопротивлением нагрузки К„и внутрен- Рис. 4.7. Эквивалентная схема коллекторной цепи усилительного каскада с транзистором ь ним сопротивлением транзистора гв, которое он оказывает постоянному току коллектора. Это сопротивление приближенно равно сопротивлению коллекторного перехода г„в для постоянного тока.
В действительности к сопротивлению г„в еще добавляются небольшие сопротивления эмиттерного перехода, а также п- и р-областей, но эти сопротивления можно не принимать во внимание. Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряжения изменяется ток эмиттера, а следовательно, сопротивление коллекторного перехода г„в. Тогда напря- 66 жение источника Ея будет перераспределяться между Е„ и гкв, При этом переменное напряжение на резисторе нагрузки может быть получено в десятки раз большим, чем входное переменное напряжение. Изменения тока коллектора почти равны изменениям тока эмиттера и во много раз больше изменений тока базы.
Поэтому в рассматриваемой схеме получается значительное усиление тока и очень большое усиление мощности. Усиленная мощность является частью мощности, затрачиваемой источником Ея. Для большей наглядности рассмотрим работу усилительного каскада с транзистором на числовом примере. Пусть питающие напряжения Е, = 0,2 В и Ея = 12 В, сопротивление резистора нагрузки Я„ = 4 кОм и сопротивление транзистора гв при отсутствии колебаний на входе также равно 4 кОм, т. е. полное сопротивление коллекторной цепи равно 8 кОм.
Тогда ток коллектора, который можно приближенно считать равным току эмиттера, составляет 1„= Е,((К„+ гв) =- 12: 8 = = 1,5 мА. Напряжение Ея разделится пополам, напряжение на К„и на гв будет по б В. Если от источника колебаний на вход поступает переменное напряжение с амплитудой 0,1 В, то максимальное напряжение на участке база — эмиттер при положительной полуволне становится равным 0,3 В, Предположим, что под влиянием этого напряжения ток эмиттера возрастает до 2,5 мА. Таким же практически станет и ток коллектора. Он создаст на резисторе нагрузки падение напряжения 2,5.4 = 10 В, а падение напряжения на сопротивлении гв транзисторауменьшитсядо12 — 10 = 2В.
Следовательно, это сопротивление уменьшится до 2: 2,5 = 0,8 кОм. Через полпериода, когда источник колебаний даст напряжение, равное -0,1 В, произойдет обратное явление. Минимальное напряжение база — эмиттер станет 0,2 — 0,1 = = 0,1 В. Токи эмпгтера и коллектора уменьшатся до 0,5 мА. На резисторе Я„падение напряжения уменьшится до 0,5 4 = 2 В, а на сопротивлении гв оно возрастет до 10 В; следова- о 0,1 и -йр о П,З 0,2 0,1 0 м1 20 1,б 10 бй 8 2 и Рис. 4.К. Усиление колебаний с помощью траизисзорб тельно, зто сопротивление увеличится до 1О:0,5 = 20 кОм.
Таким образом, подача на вход транзистора переменного напряжения с амплитудой 0,1 В вызывает изменение сопротивления гб от 0,8 до 20 кОм, и при этом напряжения на резисторе нагрузки и на транзисторе изменяются на 4 В в ту и другую сторону (от 10 до 2 В). Следовательно, вь1ходное напряжение имеет амплитуду колебаний 4 В, т. е.
оно в 40 раз больше входного напряжения. (Этот числовой пример является приближенным, так как на самом деле зависимость между током коллектора н входным напряжением нелинейна.) Колебания напряжений и токов для рассмотренного примера показаны графиками на рис, 4.8. Графикам этим соответствуют следующие уравнения: ВХОДНОЕ НаПряжсцие Ив„= 1)в„„ми Ссг; Напряжение на участке база — змиттер иб- (' б.
б + 1 иб б!п б)1 гле ()в,б„„= = (/в,„,; тОК КОЛЛЕКтара 1„= 1,б+1в,„б1ПС»ь Аналогично выражается напряжение на нагрузке: ии — — 1)ви + ()в,в сйп вд где пряжение на выходе и„и„= и„, = = ()„И вЂ” (/в,в,б1ПЮ1, ГДЕ ()„.,б=Е1 — ()Лб. 4.4. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ Применяют три основные схемы включения транзисторов в усилительные или иные каскады. В этих схемах один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Во избежание ошибок при этом надо помнить, что под входом (выходом) понимают блочки, между которыми двйппвуеив входное (выходное) переменное итвряхсеиие. Не следует рассматривать вход и выход по постоянному напряжению.
Подразделять схемы по тому, какой элекгрод является общей точкой входной и выходной цепи, также не следует, так как в одной из схем эти цени совмещены в одну цепь и все ее точки являются общими. Основные схемы включения транзисторов называются соответственно схемами с обибим эмил»пером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллекторолв (ОК). Вместо слов «с общим» иногда говорят «с заземленным», хотя заземление бывает не всегда. Принцип усиления колебаний во всех этих каскадах, конечно, одинаков, но свойства схем различны, и поэтому надо рассмотреть их более подробно. Схема с общим эмиттером (ОЭ).
Эта схема, изображенная на рис. 4.6, является наиболее распространенной, так как она дает наибольшее усиление по мощности. Коэффициент усиления по току 11; такого каскада представляет собой отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного переменного тока, т. е. переменных составляющих токов коллектора и базы: К1 = 1ывви11ивк = 1ив)!иб (4.10) Поскольку ток коллектора в десятки раз больше тока базы, то й1 составляет десятки единиц. Усилительные свойства транзистора прн включении его по схеме ОЭ характеризует один из главных его параметров — известный нам статический коэффииивнт усиления ио току (или коэффииивнт передачи тока) для схемы ОЭ, обозначаемый (3.
Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, то его определяют. в режиме без нагрузки (Е„= О), т. е. при постоянном напряжении участка коллектор — эмиттер: Р = Ж„/Жб пРи ик, = сопбц (4.11) Коэффициент р бывает равен десяткам и даже сотням, а реальный коэффициент усиления по току каскада Ц всегда меньше, чем (), так как при ВКЛЮЧЕНИИ НаГРУЗКИ Я„тсх бк УМЕНЬ- шается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
