Реферат: Биполярные транзисторы

Пусть oт источника колебаний на вход поступает переменное напряжение с амплитудой 0,1 В . 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=10В , а падение напряжения на сопротивлении r0 транзистора уменьшится до 12–10 = 2 В . Следовательно, это сопротивление уменьшится до 2:2,5 = 0,8 кОм .

Через полпериода, когда источник колебаний даст напряжение, равное – –0,1 В , произойдем обратное явление. Минимальное напряжение база – эмиттер станет 0,2–0,1=0,1 В . Токи эмиттера и коллектора уменьшатся до 0,5 мА . На резисторе Rн падение напряжения уменьшится до 0,5·4=2 В , а на сопротивлении r0 оно возрастет до 10 В . Следовательно, это сопротивление увеличится до 10:0,5=20 кОм .

Таким образом, подача на вход транзистора переменного напряжения с амплитудой 0,1 В вызывает изменение сопротивления от 0,8 до 20 кОм . При этом напряжения на резисторе нагрузки и на транзисторе изменяются на 4 В в ту и другую сторону (от 10 до 2 В ). Следовательно, выходное 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 и входным напряжением нелинейна.

Следующие уравнения:

входное напряжение ;

напряжение на участке база – эмиттер где ;

ток коллектора

напряжение на нагрузке

где и

напряжение на выходе

где

3.1. Схемы включения транзисторов (ОБ, ОК, ОЭ)

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 точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Не следует рассматривать вход и выход по постоянному напряжению.

Основные схемы включения транзисторов называются соответственно схемами с общим эмиттером (ОЭ ), общей базой (ОБ ) и общим коллектором (ОК ). Принцип усиления колебаний во всех этих каскадах одинаков, но свойства схем различны.

3.2. Схема с общим эмиттером (ОЭ)

Эта схема изображена на рис. 5.7 и является наиболее распространенной, т.к. она дает наибольшее усиление по мощности.

Коэффициент усиления по току ki – это отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного переменного тока, т. е. переменных составляющих токов коллектора и базы:

.

Усилительные свойства транзистора при включении его по схеме ОЭ характеризует один из главных его параметров – статический коэффициент усиления по току (или коэффициент передачи тока) для схемы ОЭ, обозначаемый b . Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, то его определяют в режиме без нагрузки (Rн=0 ), т. е. при постоянном напряжении участка коллектор-эмиттер:

, при u к-э = const .

Коэффициент усиления каскада по напряжению равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является переменное напряжение база - эмиттер Uб-э , а выходным - переменное напряжение на резисторе нагрузки UR , что соответствует напряжению между коллектором и эмиттером Uк-э :

Коэффициент усиления каскада по мощности kp представляет собой отношение выходной мощности к входной. Каждая из этих мощностей определяется половиной произведения амплитуд соответствующих токов и напряжений:

поэтому

Важной величиной для транзистора является его входное сопротивление , которое определяется по закону Ома. Для схемы ОЭ

Каскад по схеме ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т. е. между выходным и входнымнапряжением имеется фазовый сдвиг 180°.

Достоинство схемы ОЭ – удобство питания ее от одного источника, поскольку на коллектор и базу подаются питающие напряжения одного знака.

Недостатки данной схемы – худшие по сравнению со схемой ОБ частотные и температурные свойства. С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается в значительно большей степени, нежели в схеме ОБ. Режим работы схемы ОЭ сильно зависит от температуры.