Учебное пособие: Транзисторы

Электрическое поле этого перехода переносят электроны в область коллектора.

Ток, возникший в коллекторной цепи:

. (2.3)

Последнее упрощение в (2.3) сделано на основе того, что число рекомбинаций незначительно, т.к. база узка и имеет мало примесей. Таким образом, практически весь ток, возникший в цепи эмиттера, переносится в цепь коллектора. Вследствие того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведенное к эмиттерному переходу, а токи в цепях эмиттера и коллектора практически равны, следует ожидать, что мощность полезного сигнала на выходе схемы (в коллекторной цепи) может оказаться намного больше, чем во входной (эмиттерной) цепи транзистора.

Реально ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора, т. е.

, (2.4)

где ток базы обусловлен двумя составляющими

, (2.5)

Если под воздействием U_бэ ток эмиттера возрастет на некоторую величину, то соответственно возрастут и остальные токи транзистора

. (2.6)

Для характеристики соотношений между приращениями токов электродов вводят так называемые коэффициенты передачи токов эмиттера (α ) и коллектора (b ) при неизменном напряжений на коллекторном переходе:

. (2.7)

На практике часто этими коэффициентами определяют и соотношения токов электродов на линейном участке их зависимости:

. (2.8)

Между введенными коэффициентами существует соотношение:

. (2.9)

Обычно α = 0,95 ... 0,995.

Чем больше коэффициент α , тем меньше отличаются между собой токи коллектора и эмиттера, тем более эффективно могут быть использованы усилительные свойства транзистора. Учитывая приведенные значения α , становится очевидным, что β >> 1.

Поскольку в цепи коллектора кроме тока, обусловленного прохождением тока эмиттера, протекает также обратный ток коллекторного перехода I_кбо , то полный ток коллектора

(2.10)

Учитывая, что ток I_кбо по величине незначителен,

(2.11)

Зная величины напряжений, вызвавших изменения соответствующих токов можно определить дифференциальное сопротивление эмиттерного, коллекторного переходов и сопротивление области базы:

. (2.12)

2. Эквивалентные схемы биполярного транзистора

Для анализа и расчета электрических цепей, содержащих транзисторы, применяют их эквивалентные схемы.

Большинству электронных схем свойственен такой режим работы транзистора, при котором на фоне сравнительно больших постоянных токов и напряжений действуют малые переменные составляющие. В этом случае постоянные и переменные составляющие сигнала могут анализироваться раздельно, причем эквивалентные схемы в основном применяют при анализе переменных составляющих. Они и составляются с учетом незначительности переменных сигналов, поэтому носят наименование малосигнальных, хотя на практике достаточно часто используются в качестве первого приближения и при анализе работы схем при больших сигналах. Малосигнальные эквивалентные схемы формируют из линейных элементов, параметры которых получают линеаризацией исходных характеристик транзисторов в окрестности режима работы по постоянному току.

Широкое распространение получили так называемые Т–образные эквивалентные схемы и схемы на основе представления транзистора в виде активного четырехполюсника.

Достаточно простой Т-образной схемой является так называемая схема в физических параметрах. При ее построении исходят из того, что эмиттерный и коллекторный переходы и тонкий слой базы, обладают некоторыми определенными сопротивлениями, равными соответственно r_{Э ,} r_К и r_Б . Поэтому простейшей эквивалентной схемой транзистора должна служить цепь, составленная из сопротивлений r_Э , r_К и r_Б , соединенных между собой, как показано на рисунке 2.3,а.