книги из ГПНТБ / Сиволобов Н.А. Основы полупроводниковой электроники учеб. пособие

включения •

Ііри

рассмотрении свсРств триода считалось,

что оба напряжения (И8

и

) отсчитывались от базы. Последняя

тем самым была принята

за основной электрод, общий для входной

и выходной цепей триода. Такое включение триода (рис.25,а),

поз­

воляющего

наглядно изучить

его физические свойства и параметры,

называют

включением с

сбщей^или зазеілленной/ баэой. На прак­

тике Схема с общей базой не является единственно возможной

и наи­

более распространеной.

Это

объясняется рядом обстоятельств

(на­

щим коллектором

(рис.25,в). 'Такое включение

триода

отличает­

ся высоким входным сопротивлением

и низким выходным

сопротив­

лением. Схема с

общим коллектором

используется

лишь

во

входных

тельный каскад по. схеме

с

общим коллектором

называется эмиттер-

ным повторителем, т . к .

напряжение

на выходе

мало отличается от

_.. входного.

' основные

В

к

а ч

е с

т в е

основных

характеристик полупро-

характеристики В 0 Д Ш 1

К

0

В 0

Г 0

триода использугтся следующие

+ 1

I I "

Ек

-

52

зависимости:

Cf}~

•fCLLf.s)

при

C£K.g = ConsérBXop}me

характеристики ;

z^(U-K.ç)

при

Cfi - Со п$ е.-выходные

характеристики;

fj

-j?"(Cff

)

при

f с <^7.y ^-характеристики передачи ;

U^/'"(UK.f)

n p u J r . C o n s i ~ ^ B 9

" A

°браТН0Й

Семейство входных характеристик при включении по схеме

с общей базой

показано на рис.26,а. К эмиттерному

переходу в

лении. Поэтому с увеличением

_

Q-

ТОК через

эмиттерный

переход возрастает по экспоненциальному

закону. Параметром для

этого семейства характеристик

служит

напряжение С/.К

_ Q . так

изменений

Os

невозможно из-за

очень слабой

зависимости от

LL%

_ б

(рис.26-,б).

При изменении напряжения

на коллекторе

входная характери­

стика меняется

незначительно,

так как движение основных

носите­

лей

через

эмиттерный переход

определяется,главным

образом, раз­

ностью потенциалов эмиттер-база

( С-1}.$)-

Выходные

характеристики

(см.рис.26,6) имеют

иной вид.

Когда Ot-

0, через коллекторный

переход течет ток

ЗкС

• При

отрицательных значений ІХ^ _ б

остается практически

неизменным.

Почти все дырки, инъектированные

эмиттером в базу,

диффундируют

к коллектору и втягиваются полем

его перехода. Таким образом,

заряд* переносимый через коллекторный переход,

а следовательно

и ток определяется количеством

инъектированных

эмиттером дырок.

ростом

тока

CfK

, поскольку число неосновных носителей в баэе

не

зависит от

Если изменить полярность коллекторного напряжения, то ток

JK

быстро уменьшается, а ватем меняет направление: поле кол­

лекторного перехода

становится тормозящим для дырок,

движущихся

из

базы в коллектор,

а встречный

поток

основных носителей (дырок)

из коллектора

в базу

увеличивается.

Характер кривых

Э

Б

и

(fK-

^

свидетельствует о малом входном и высоком выходном

сопротивле­

^ ( И

_

)

Rgx^0gi

ниях триода при включении ОБ. Входное

сопротивление

току сигнала в рабочей

точке О представляет

собой

д ^,*"/при

Ик

_ ö

= Const

; 'ДИЭ _

б и Ä

J9

определяют по касательной

к характеристике,

проведенной

через

рабочую точку

(см»рис.26,й).

Выходное сопротивление транзистора

/^ ,

с= л. ^if'f-

при

«6« -00

д

г

£fa-Con$ і . Обычно не удается точно определить

R.gbu.0$.

по характеристикам,

так как

характеристики

идут

параллельно

горизонтальной оси. Значение

R.

приводится

обычно в спра-

вочниках.

Коэффициент усиления по

току

^

определи ется о/=

^ р р -

при сопротивлении нагрузки, равной нулю, т . е . при коротком

замыкании выходной

цепи.

В схеме с общим эмиттером (см.рис.25,б)

входной цепью

триода служит цепь базы. Источник сигнала, подлежащего усиле­

нию, включается между

базой и эмиттером,

а сопротивление

на­

грузки

- в цепь коллектора. Такая схема

эквивалентна обычному

включению вакуумного триода, катод которого заземлен. Достоин­

ство схемы заключается в большом усилении по мощности,

довольно

высоком усилении по напряжению и усилении по

току. Входное

со­

противление триода достигает десятков килоом. Схема широко

используется в усилительных и импульсных

схемах.

а. 3*

Коэффициент усиления по току в этой

схеме равен

'

Распределение токов не

зависит

от включения

триода

и,следователь­

но;

где J5

- коэффициент

усиления

по току для

схемы с общим

эмитте­

ром.

Из входных характеристик

(рис.27,а)

видно, что

входное

сопро­

тивление триода больше,чем в схеме с общей базой. Напряжение

Цк _ ô мало влияет на ход кривых, так

как

при / ^ „ э

/

_

J

коллекторный переход закрыт для основных носителей. Выходные

характеристики напоминают анодные характеристики

пентода.

а

6

Р it с,Г'". Вольт-амперные

характеристики трапэистора по ~"

по схеме

включения

с общим эмиттером:

• а

-

входные;

б -

выходные

При малых отрицательных

напряжениях £ / к _ э

резко умень­

шается ток

CfK . Так как /Сі^

_ a l</L^a

б /» п о л

е

коллекторного

перехода оказывается ускоряющим для основных носителей, которые

компенсируют ток, вызванный гаъектированием дырок из эмиттера.

Кроме того,

наклон крішых Ок

- ^

_ э

^ больше,

чем на

Для наглядности проследим работу усилительного каскада

(см.рис.25,б)

на числовом

примере. Пусть дано Еб =

0,2В,

Ек = I2B, /? н

= RK

= 4 кОм, сопротивление коллекторного пере­

хода

при отсутствии

сигнала £0 =

t K C

= 4 ком, ~ù/fx=

ОДВ.

Тогда

ток коллектора

і7к

* ^

составит:

Зк = Е к - . ^ =

І2В:

8 ком

= 1,5

мА,

где R*K = J?K + ZK0 .

-

56

-

Напряжение Ек разделится

пополам на

RH

uZKOi

т . е .

UH

=* U t u x

=UK

ъ 6 В .

При

подаче

на вход ~

О,IB напряжение на участке

база

- эмиттер изменяется в интерпале

Li

g =

(0,1-0,3)В.Пред­

положим,

что при Lis - 0,3В ток эмиттера

^

я? Зк

возрастет

до 2,5 на. Ток коллектора

£fK

создаст

на нагрузке

Rn-Rk

падение напряжении

LùH-Uat/~

2,5 мЛ . 4 кОм = ІОВ, а падение

напряжения на сопротивлении

транзистора

уменьшится до

Li.K~ £к

-LtH= I2B -

ІОВ = 2В. Следовательно,

сопротивле­

ние

ZK0

уменьшится ;

ZKO

= 2В : 2,5 мА = 0,8 кОм. Через

полпериода

U-s- ОіІВ произойдет

изменение

уменьшения

33

(пусть до 0,5 мА). В этом

случае

ClH

-

LCSkjRK-JK-

4 кОм . 0,5 мА = 2В, a

LlK

= ІОв, следовательно,

ZKt> увели­

чилось:

ІОВ : 0,5 мА = 20 кОм.

Таким образом,

подача на вход

транзистора

переменного на­

пряжения с амплитудой О,IB вызывает изменение

сопротивления

ZKO

от 0,8 до 20 кОм, при этом напряжения на нагрузке

ц_

и на транзисторе

LLK

изменяются

в ту и другую стороны

(от 10 до 2В).

Следовательно,

выходное

напряжение Li„-Li'^имеет

ампли­

туду колебаний 4В, т . е . в 40 раз больше

входного

напряжения.

Этот числовой пример является приближенным,

так как реаль­

но зависимость между током коллектора

j"к

и входным напряже­

нием

LLgt нелинейна.

линии нагрузки - статическая

Rh-VL

динамическая R.H ~ -

Рабочая точка

выбирается, исходя из заданных величин вы­

ходного напряжения

д LLк

и связанного с ним тока Д 3*к •

ÙLк > Л L-L ><і

3'к

> -Jк m ,t.x'.

Напряжение смещения база - эмиттер LLg^3g

, необходимое

для получения выбранного тока покоя, зависит от температуры

транзистора,

так как его статическая

входная характеристика из­

меняет свое положение при изменении

температуры. Для кремниевых

и германиевых

транзисторов как малой, так и большой мощности

входная характеристика сдвигается влево на 2f2,5

мВ при повыше­

нии температуры на І°С.