Ток коллектора равен

Ток коллектора равен

Узнай об автоматике все — читай kip-help.narod.ru

Хочешь узнать ответ

Напиши в редакцию!

Средний слой биполярного транзистора называется базой, а крайние — эмиттером и коллектором. При изготовлении транзистора эмиттер легируют более сильно, чем коллектор (содержание примесей в эмиттере выше, чем в коллекторе), чтобы содержание свободных носителей заряда в эмиттере было выше.

Направление стрелки эмиттера показывает направление тока в транзисторе (у p-n-p транзистора основным переносчиком заряда служат положительно заряженные дырки, поэтому направление тока совпадает с направлением движения зарядов, а у n-p-n транзистора основным переносчиком заряда служат электроны, поэтому направление тока противоположно движению зарядов).

Рассмотрим работу биполярного транзистора на примере транзистора n-p-n типа.

Если приложить к базе положительное, относительно эмиттера напряжение, то эмиттерный p-n переход будет включен в прямом направлении и электроны начнут дрейфовать из эмиттера в базу (потечет ток). Если к коллектору приложено положительное, относительно базы напряжение, то к коллекторному p-n переходу будет приложено обратное напряжение и электрическое поле коллектора будет выталкивать из этого p-n перехода все электроны в сторону коллектора. Но база транзистора очень тонкая, поэтому обе области p-n перехода пересекаются, из-за чего большинство электронов, прошедших в базу из эмиттера захватываются полем коллектора и уносятся к коллектору. В базе остаются и рекомбинируют с дырками лишь незначительное число электронов, т.е. ток базы получается во много раз меньше тока коллектора.

Получается, что ток эмиттера разделяется на ток базы и ток коллектора, причем ток коллектора во много раз больше тока базы.

Если каким-либо образом незначительно изменять ток базы, то ток коллектора будет изменяться очень сильно. Благодаря этому свойству транзистор можно использовать как усилительный элемент.

Коэффициент, который показывает — во сколько раз изменится ток коллектора при изменении тока базы называется коэффициентом усиления тока базы и для каждого транзистора является постоянной величиной.

На практике пользуются также коэффициентом передачи эмиттерного тока, который равен отношению тока коллектора к току эмиттера.

коэффициент передачи эмиттерного тока: a = D Iк/ D Iэ » Iк/Iэ

Коэффициент усиления тока базы и коэффициент передачи эмиттерного тока связаны между собой:

kip-help.narod.ru

Ток — коллектор — транзистор

Ток коллектора транзистора 7 создает на резисторе R3 падение напряжения, равное по закону Ома ( 0 8 — 0 9 ма) X X 5 1 ком 4 1 — 4 6 в. Таким образом, общее падение напряжения на резисторах R3 и Rt составит около 5 5 — 6 0 в, а между эмиттером и коллектором останется примерно 3 в. И этот режим остается практически неизменным при изменении температуры и параметров транзисторов.
Ток коллектора транзистора 7 создает на резисторе R3 падение напряжения, равное по закону Ома ( 0 8 — 0 9 ма) X X 5 1 кон — 4 1 — 4 6 в. Таким образом общее падение напряжения на резисторах R3 и Rt составит около 5 5 — 6 0 в, а между эмиттером и коллектором останется примерно 3 в. И этот режим остается практически неизменным при изменении температуры и параметров транзисторов.
Ток коллектора транзистора Т3 равен / кз Лч — т — / э2 — При подаче сигнала на син — ()) азный вход его усиление будет значительно меньше, чем сигнала по дифференциальному входу. Это объясняется тем, что синфазное напряжение вызывает ток эмит-геров транзисторов 7 и Т2 в одном направлении, что увеличивает падение напряжения на транзисторе Т3, которое является напряжением отрицательной обратной свя-ш для транзистора 7Y При появлении сиг-нала на дифференциальном входе отрицательная обратная связь не действует, так как токи / i и / п2 сдвинуты на я и напряжение обратной связи равно нулю.
Ток коллектора транзистора приблизительно равен току, измеренному в цепи последовательно с источником напряжения питания.
Схемы компенсационного стабилизатора последовательного типа. а — структурная. б — принципиальная. Ток коллектора транзистора Г2 возрастает, а потенциал коллектора Т2 становится более положительным относительно потенциала земли. Напряжение база — эмиттер транзистора Т уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротивления транзистора Т и падения напряжения на нем. Выходное напряжение при этом уменьшается, стремясь к прежнему значению.
Ток коллектора транзистора Т равен току нагрузки / о, а ток коллектора транзистора Т2 равен / о / Рь где pi — коэффициент усиления по тоиу транзистора Г ] в схеме с общим эмиттером.
Ток коллектора транзистора, работающего в усилительном каскаде, растет с увеличением температуры. Большое смещение рабочей точки нежелательно, а иногда недопустимо по двум причинам: во-первых, это может быть причиной нелинейных искажений; во-вторых, при работе транзистора в режимах, близких к предельным, увеличение тока коллектора вызывает дополнительный разогрев транзистора, что приводит в свою очередь к дальнейшему увеличению тока. В результате такого саморазвивающегося процесса транзистор может выйти из строя.
Ток коллектора транзистора в каскадах /, 2, 3, 3 устанавливают, изменяя переменное базовое сопротивление, а в каскаде 4 с помощью переменного эмиттерного сопротивления. Переменные сопротивления выведены на переднюю панель стенда.
Ток коллектора транзистора ЗТ7 при постоянном напряжении в цепи базы почти не зависит от напряжения на коллекторе до тех пор, пока напряжение на коллекторе не уменьшится до 0 5 — 1 В. Так как ток коллектора — это ток разряда конденсаторов ЗС27, ЗС28, то его постоянство определяет линейный закон изменения напряжения на конденсаторах.
Схемы компенсационного стабилизатора последовательного типа. Ток коллектора транзистора Т2 возрастает, а потенциал коллектора Т2 становится более положительным относительно потенциала земли. Напряжение база — эмиттер транзистора Т уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротивления транзистора Т и падения напряжения на нем. Выходное напряжение при этом уменьшается, стремясь к прежнему значению.
Ток коллектора транзистора р-п-р-типа спадает к нулю при небольшом положительном напряжении на коллекторном переходе.
Схема дифференциального усилителя с непосредственной связью. Токи коллекторов транзисторов Тз и 7 4 в рабочей точке равны 200 мка каждый. Транзисторы входного каскада имеют температурные коэффициенты Д / бэ / АГ, согласованные в пределах 60 мкв / С. Поскольку температурные коэффициенты До / э / ДГ и ДС / бэ / АУ — постоянные величины, остаточный входной дрейф напряжения является линейной функцией температуры и может быть скомпенсирован сенсисто-р о м С и связанным с ним транзистором ГБ.

Током коллектора транзистора 2Т8 заряжается конденсатор 2С57, напряжение на котором пропорционально величине видеосигнала.
Трехкаскадный усилитель с общей отрицательной обратной связью. Если ток коллектора транзистора TI равен или больше начального тока стабилизации, необходимость в резисторе R6 отпадает.
Если токи коллекторов транзисторов схемы сравнения ЯЯ2 и ЯЯ2 выбраны равными ( обычно около 2 ма), то Y62 — Y6. Если в качестве источника опорного напряжения использовать стабилитрон с малым температурным коэффициентом ( например, Д818В — Д818Е), то 7оп и 7 будут приближаться к нулю.
Импульс тока коллектора транзистора, протекая через первичную обмотку переходного трансформатора 7Т1 ТМС-21, накапливает в ней энергию, которая при подаче отрицательной полуволны управляющего напряжения на базу 7VT1 приводит к возникновению положительного выброса напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Временные диаграммы.| Эквивалентная схема. Уменьшение тока коллектора транзистора приводит к открытию диода и росту тока через него. Коллекторное напряжение повышается при этом на величину прямого падения напряжения-на диоде, обусловленного током нагрузки / тах.
Задаются током коллектора транзистора Т3 в нормальном режиме работы равным / кз 2 ма.
Ключевая схема АРУ. Характеристика зависимости тока коллектора транзистора от напряжения между базой и эмиттером имеет два участка с уменьшающей крутизной: в области отсечки коллекторного тока и в области насыщения. Следовательно, уменьшение усиления транзисторного каскада может быть получено путем смещения рабочей точки транзистора по характеристике в одну из этих областей.
Для снижения тока коллектора транзистора желательно, чтобы на переходе УЭ — К тиристора выделялась максимальная часть мощности источника управляющего сигнала.
Определяем амплитуду тока коллектора транзистора преобразователя — / к макс — В схемах рис. 6.1 а, 6.2, как только сердечник трансформатора входит в насыщение, индуктивное сопротивление первичной обмотки резко уменьшается, ток коллектора открытого транзистора начинает увеличиваться и рабочая точка транзистора входит в активную область. Максимальное значение тока коллектора / к макс зависит от величины тока базы транзистора и статического коэффициента усиления по току В.
Определяем амплитуду тока коллектора транзистора преобразователя / к. В преобразователях с насыщающимся трансформатором ( рис. 5.1 а, 5.2), как только магнитопровод трансформатора входит в насыщение, индуктивное сопротивление первичной обмотки резко уменьшается, ток коллектора открытого транзистора начинает увеличиваться — рабочая точка транзистора входит в активную область.
Схема двухкаскадного дифференциального усилителя. Температурные изменения тока коллектора транзистора Гэ не влияют на положение рабочих точек транзисторов TI и Т2 благодаря стабилизации с помощью транзистора Ts. Изменение уровня Входного сигнала не оказывает влияния на регулировку компенсации, поскольку каскад на транзисторе Гд при фиксированной температуре является источником тока.

Резистор R1 уменьшает ток коллектора транзистора при перегрузках и ограничивает пики тока при заряде конденсатора фильтра, находящегося в магнитофоне. Резистор R3 является предварительной нагрузкой источника питания.
В этот момент ток коллектора транзистора VT1 1 уменьшается, вызывая увеличе-ние напряжения на коллекторе. Триггер Шмитта, выполненный нэ транзисторах 1 / 72, VT3, формирует сигнал с крутыми фронтом и спадом. Транзистор VT4 работает, в режиме переключения.
При этом увеличивается ток коллектора транзистора VТ1 и уменьшается ток коллектора транзистора VT2, что равносильно появлению в этих токах переменных составляющих, которые совпадают по направлению и суммируются в нагрузке. В полупериод 2 увеличиваются базовый и коллекторный токи транзистора VT2, а эти токи транзистора VT1 уменьшаются. Таким образом, по постоянному току относительно источника питания транзисторы включены последовательно, а по переменному относительно нагрузки — параллельно.
Схема транзисторного дополнительного стабилизирующего элемента. В этой схеме ток коллектора транзистора Г4 не зависит от изменений напряжения С / бЭ транзистора Т2, обусловленных колебаниями температуры или нагрузки. Гь изменения которых вызываются колебаниями температуры или нагрузки стабилизатора, либо и тем, и другим.
После запирания Д2 ток коллектора транзистора нарастает линейно или при наличии конденсатора С, уменьшающего потери на выключение, — по синусоидальному закону.
При повышении температуры ток коллектора транзистора Ts возрастает, а напряжение на базе транзистора Г уменьшается, а так как напряжение смешения на базу транзистора Т -, снимается с резисторов К. Rzs, через которые протекает эмиттерный ток транзистора Тв, то напряжение на базе транзистора Гб уменьшается. Такая схема обеспечивает температурную стабильность обоих каскадов в интервале температур от — 10 до 40 С.
В режиме переключения ток коллектора отпертого транзистора не должен быть больше величины 0 8 / к.
При повышении температуры ток коллектора транзистора Тъ возрастает, а напряжение на базе транзистора Те уменьшается, а так как напряжение смещения на базу транзистора Г5 снимается с резисторов Rw, Rza, через которые протекает эмиттерный ток транзистора Те, то напряжение на базе транзистора Гб уменьшается. Такая схема обеспечивает температурную стабильность обоих каскадов в интервале температур от — 10 до 40 С.
Оценим пределы изменений тока коллектора транзистора.
Увеличение пределов разброса тока коллектора транзистора с ростом температуры окружающей среды от 20 до 70 С сравнительно невелико. Это объясняется преобладанием погрешности, обусловленной неточностью установления выбранного рабочего режима на постоянном токе и производственным разбросом коэффициента передачи тока эмиттера транзистора.
Проверяем максимальную величину тока коллектора транзистора преобразователя напряжения в момент переключения.
Проверяем максимальную величину тока коллектора транзистора выходного каскада в момент переключения.
Отклонение бКОм пропорционально току коллектора транзистора, который равен сумме тока холостого хода выходного трансформатора и приведенного тока нагрузки. Практически уход бв проявляется более резко, чем увеличение нагрузки.

Конденсатор С заряжается током коллектора транзистора 71, и напряжение на нем линейно растет. Короткий импульс с выхода Ген отпирает транзистор Т2, при этом напряжение конденсатора С снижается до нуля. Таким образом, на конденсаторе С формируется пилообразное напряжение с коротким временем спада, которое через сопротивление RI поступает на токовый вход компаратора C / S. Элементы Яф, Сф образуют помехоподавляющий фильтр.
Магнитные усилители управляются токами коллекторов транзисторов Т1 и Т2, образующих по существу двухтактный усилитель среднего значения тока с питанием переменным током ( обмотки ш1) 2 и ьу.
Через сопротивление R1 подводится ток коллектора транзистора Т4 и ток базы транзистора Т3, который представляет собой второй каскад усилителя напряжения. Небольшая отрицательная обратная связь, вызванная полным сопротивлением D.
Схема светосинхронизатора на транзисторах. С приходом управляющего импульса ток коллектора транзистора TZ лавинообразно нарастает благодаря наличию положительной обратной связи. Скорость изменения тока в коллекторной цепи такова, что несмотря на сравнительно невысокий коэффициент трансформации трансформатора Тр импульс напряжения на его обмотке / / достаточен для надежного зажигания импульсной лампы.
Это приведет к увеличению тока коллектора транзистора TI и уменьшению тока коллектора транзистора Т2, вследствие чего увеличится как магнитный поток в сердечнике трансформатора, так и эдс, индуктируемая в обмотке обратной связи. Увеличение тока в верхней половине первичной обмотки и магнитного потока в сердечнике трансформатора происходит до насыщения материала последнего.
Токи баз этих транзисторов и ток коллектора транзистора Т2 протекают по общему резистору Rs. Вместо терморезистора нередко применяют германиевый диод в прямом включении.
Ранее было установлено, что ток коллектора транзистора зависит от тока эмиттера. Коэффициент пропорциональности а между токами / г и / э представляет собой комплексный коэффициент передачи тока эмиттера, что полностью согласуется с принципом действия транзистора.
Выходные характеристики транзистора П210А в режиме насыщения. Так, при максимальном значении тока коллектора транзистора П210А / кт11 а нужно обеспечить ток базы, равный 1 5 — — 2 а.
В дальнейшем будет происходить увеличение тока коллектора транзистора V2, а магнитный поток в сердечнике, изменив свое направление, начинает увеличиваться ( рис. 6, б, точки 4 — 5) и при достижении насыщения сердечника ( рис. 6, б, точка 5) скорость изменения коллекторного тока V2 становится равной нулю и вновь произойдет переключение транзисторов.
Интересно то, что разброс тока коллектора транзистора в каскаде с параллельной ООС, имеющем слабую стабилизацию рабочего режима на постоянном токе, несколько хуже аналогичного показателя каскада с фиксированным смещением. Это обусловлено тем, что каскады первого типа весьма чувствительны к точности установления выбранного рабочего режима на постоянном токе.
Это приводит к недопустимому возрастанию тока коллектора транзистора второго каскада: так, уже при температуре 40 С / кг 10 ма.
В чем состоит отличие управления током коллектора транзистора от управления анодным током электронной лампы.

Коллекторный ток iK IKo является минимально возможным током коллектора транзистора.

www.ai08.org

Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)
Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики


Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.

Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h21. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной.

Также параметрами биполярного транзистора являются:

  • обратный ток коллектор-эмиттер
  • время включения
  • обратный ток колектора
  • максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

  1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
  2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
  3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
  4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером


Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой


Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором


Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.

Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

m.habr.com

Смотрите еще:

  • Берут ли налог с пенсионеров за квартиру Какие налоги пенсионеры платить обязаны и от каких освобождены в 2017 году Из-за небольшого размера пенсий государство пошло навстречу пенсионерам по многим вопросам. Им положены субсидии на ЖКХ, льготы от […]
  • Наказание за банкротство Ответственность за преднамеренное банкротство может быть ужесточена Ответственность за преднамеренное банкротство, возможно, будет ужесточена. Соответствующий законопроект внесло в Госдуму Законодательное […]
  • Проживание в санкт-петербурге с питанием Кафе и бар Меню нашей гостиницы Недорого забронировать номер в гостинице с полным пансионом и домашней кухней в СПб Собираетесь посетить Санкт-Петербург и вас интересует недорогое проживание и питание в […]
Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.